水轮发电机组下机架摆度超标处理



水轮发电机组下机架摆度超标处理

主要研究水轮机检修维护管理。

李占海，张永慧，仲崇合

(国网新源松江河公司，吉林 白山 134500)

摘要：松江河公司石龙电站2号机组在运行过程中，下机架基础板的联接螺栓松动，造成基础板与二期混凝土之间发生位移，上机架与基础板间的联接螺栓开焊松动。经分析，原因为机组结构设计不合理，机组整体轴系较长等。通过在下机架支臂与机坑混凝土间加装简易螺旋千斤顶，并将基础板和下机架固定螺栓打紧点焊。处理后机组各部摆度和振动均在规定范围内，保证了机组安全稳定运行。

关键词：水轮发电机；机架；摆度

0引言

石龙水电站位于松花江流域，是松江河公司梯级电站的第三级电站。水轮机型号ZZ550-LH-380，额定功率38.14 MW，最大水头37.9 m，额定流量123.6 m3/s,额定转速200 r/min。水轮发电机型号SF35-30/6250，额定容量35 MW，额定电压10.5 kV。石龙电站2号机组于2010年10月投产发电。

该电站机组下机架为焊接结构，共6个支臂置于基础上，机架支臂与机架中心体采取螺栓把合的组合方式，机架每个支臂用2个M42螺栓固定于下机架基础板上；基础板通过2个M36螺栓和锚钩固定，固定螺栓总长800 mm,埋入部分长735 mm；二期混凝土预留基础坑(坑深830 mm，宽250 mm，长550 mm)，当一期混凝土养生后，将机架基础板等预埋件调整固定后，浇筑二期混凝土。

2015年5月19日，发现2号机组下机架基础板与基础板固定螺栓焊点开裂，怀疑基础板与螺栓之间有相对位移。

1存在缺陷描述

在下机架X、Y方向以及下机架基础板与基础螺栓之间设百分表，将机组开至空载，对下机架径向摆度及基础螺栓与基础板之间的位移进行测量。

在开机过程中发现下机架基础板与下机架整体窜动，经实地测量得知下机架X、Y方向摆度达900～1 000 μm，振摆超标；下机架基础板与基础螺栓之间轴向位移变化在100～150 μm之间。此时，机组在线监测系统显示上导轴承摆度为X方向860 μm，Y方向950 μm；下导摆度为X方向580 μm；Y方向550 μm；下机架振动X方向1 000 μm，Y方向161 μm，Z方向1 159 μm。表1为发现缺陷前机组振摆数据。

2产生缺陷原因分析

松江河公司组织中水东北勘测设计有限公司、中国水电二局及松江河公司专业技术人员，对石龙电站2号机下机架摆度超标问题进行了分析，认为摆度超标可能有以下几种原因。

1)机组结构设计不合理。机组上导至水导总长为11 m，机组整体轴系较长，在机组运行过程中造成转子的弓状回旋，从而加大了下导轴承及下机架受力。

2)下机架及下导轴承抗重螺栓钢性不足，轴承结构设计不合理，机组摆度一直在临界状态，导致下导轴承摆度逐渐增大，每年须结合C、D级检修对上下导瓦间隙进行调整。

表2～3对机架强度值进行了计算，结果表明，机组上、下机架轴向变形超过标准值。

3)锚固方式不合理、二期混凝土强度不足。基础板用2个M36螺栓和2个锚钩固定，锚钩设计时没有要求与一期混凝土钢筋焊接，从而降低了锚固的整体强度。从螺栓松动的现象分析为二期混凝土振捣不实或混凝土强度不够。

表1　发现缺陷前石龙电站2号机组振动摆度数据

表2　上机架刚强度值计算

表3　下机架刚强度值计算

3处理措施

1)将原基础板固定螺栓与螺母点焊处进行打磨，打磨后对螺栓及螺母进行清扫，清扫后对螺母进行重新打紧，预紧力为1 030 N·m。

2)对下机架固定螺栓(机架与基础板之间)使用液压扳手进行紧固，预紧力为1 394 N·m，同时对机架支臂联接螺栓进行紧固。

3)在下机架支臂端部制做支撑，支撑结构为简易螺旋千斤顶，支撑体焊接在下机架支臂端部，并在下机架端部增设堵板及加强板，用以固定支撑结构。

4)在下机架支臂对应墙体处进行平整处理，以便安装支撑钢板，钢板厚度为40 mm，用4个M18膨胀螺栓固定于机坑墙壁上，如图1所示。

5)加固之前，在下机架底部基础与机坑里衬之间X、Y方向各设一块百分表对机架位移进行监视，以便对机架产生的位移进行及时调整。

6)在下机架支撑体安装完工后，将机组转动部分采用人工的方法旋转至上次机组大修后的相应轴位，并根据大修记录，对机组上导、下导中心及轴瓦间隙进行调整。

7) 机组中心调整及轴承间隙分配。在下机架千斤顶安装好后，将上导、下导轴承分解，上导轴承X、Y方向设4块瓦抱轴，抱好后在转子上机架与转子穿心螺杆之间设手拉葫芦，将转子转至上次A修起始轴位。完成后按照上次A修上导、水导轴位记录，将上导、水导轴承移至中心。移至中心后，利用下机架新增设的千斤顶将下导轴承移至中心；使用液压扳手对下机架固定螺栓按照计算扭矩值进行紧固，并对千斤顶进行预紧，同时在轴承架设百分表监视轴位变化。合格后打紧千斤顶锁紧螺母。

图1　支臂千斤顶安装示意图

在各轴承轴位调整合格后，按照上次A修计算数据对上导轴承和下导轴承间隙进行分配，水导轴承为筒式瓦，不用进行调整。经检查合格后将各部轴承进行恢复，并加注润滑油。

经对2号机组进行空载、带负荷运行试验，处理后2号机组各部振动摆度明显下降，具体数据见表4。

表4　修后试验数据

4改造后运行测试结果和结论

机组投运后，对石龙电站1、2号机组上下机架振动摆度进行了测试，振摆测试数据见表5。

石龙机组转速为200 r/min，根据GBT9894的要求，机架垂直振动不能超过80 μm，水平振动不能超过120 μm。目前测试和现场监测系统的数据均没有超过规定值。

表5　振摆测试数据

在机组下机架6个支臂与机坑混凝土间加装螺旋千斤顶后，使下机架得到了永久加固，机组运行时摆度和振动均符合规定要求，处理效果明显，保证了机组安全稳定运行。该问题的处理，也为该类型机组进一步完善设计提供了实践依据。

参考文献

[1] 国网新源控股有限公司.Q/GDW 11296—2014水轮发电机检修导则[S].北京：国家电网公司，2015.

[2] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T507—2002 水轮发电机组启动试验规程[S].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 李万渚，魏智民.石泉二号水轮发电机上导摆度超标的处理[J].大电机技术，2000(5)：35-37.

The measurement to overproof of low-frame run out in hydroelectric generating set

LI Zhan-hai, etc.

(SongjiangheBranchofStateGridCorporationofChina,BaishanJilin134500,China)

Abstract：In the process of running Unit 2 Set in Shilong power plant of Songjianghe company, the low-frame base plate connecting bolts loose, causing displacement between the base plate and the second phase concrete, and the connecting bolts between the up-frame and open welding base plate loose. Through the analysis, the reason is that structural design is unreasonable, and the unit whole shaft is too long. By using simple screw jack between low-frame arms and concrete, and by fixing the bolts and spot welding on the bolts between the base plate and the low-frame, the run out and vibration in each part of the set are within the scope of the regulations, and the safe and stable operation of unit is ensured.

Key words：hydroelectric generator; frame; run out

文献标志码：A

文章编号：1009-8984(2015)04-0051-03

中图分类号：TK73

作者简介：李占海(1974-)，男(汉)，山东诸城，高级政工师

收稿日期：2015-12-14

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.04.013