摘要：从宝珠寺水电厂2号水轮发机电组振动。摆度增年夜的故障动身，论述机组振动。摆度增年夜的处置进程和缘由探讨。
关头词：水轮发机电组　振动　摆度　处置
1　概述
宝珠寺水电厂单机容量为175MW，总装机容量为4′175MW。水轮发机电组由东方机电有限公司生产，机组设有发导轴承、推力轴承、水导轴承。水轮机型号为HLD89-LJ-500，设计水头84.4m，额定流量239m3/s，额定转速136.4r/min，水轮机总轴向推力8.044′106N。水导轴承采用油浸式自轮回非齐心分块瓦轴承，轴瓦共10块。
发机电为立轴半伞式结构，具有一个上导轴承安装在上机架内，推力轴承安装在下机架上，推力轴承的冷却采用外加油泵外轮回冷却方式。发机电型号为SF175-44/10350，额定功率200000/175000kVA/kW，发机电转子飞转力矩GD2不小于30000t-m2。
推力轴承采用塑料瓦和加有托盘的弹性支持方式，弹性油箱采用装配式结构，并相互连通，整个推力轴承和油槽装配放在下机架上。上机架中心体内设有一个上导轴承，并采用楔子板支持方式，共12块轴瓦，在上机架中心体设有8个翘式散热器。
2问题的提出
2.1自2号水轮发机电组投运以来，装备的不平安情况随之表露了出来，从振动、摆度在线监测装配测出的数据来看，机组在有励磁情况下，上机架的水平振动比力年夜（因振动、摆度在线监测装配刚投运不久，之前没法监测到机组机架的振动量）。
在2001年3月检查性年夜修中，对发导轴承、水导轴承进行领会体检查和瓦间隙丈量，发导、水导瓦间隙异常变年夜。发导年夜两侧瓦间隙0.98mm（2#、8#瓦），比设计的两侧瓦间隙0.60mm年夜快要0.40mm；水导年夜两侧瓦间隙1.02mm（3#、8#瓦），比设计的两侧瓦间隙0.60mm年夜快要0.42mm。检查发现水导轴承12个螺套中的一半(1#、2#、3#、6#、7#、10#)点焊开裂。
在2号机组检查性年夜修中对弹性油箱进行了压伸实验，弹性油箱受力平均，伸缩实验的年夜值与小值之差未跨越0.20mm，镜板水平度为2.65mm/m，均合适《水轮发机电组安装规范》的要求。对发机电上端气隙进行了丈量（由于发机电下挡风板封锁，没法对发机电下端气隙进行丈量），发机电气隙基本及格，发机电年夜、小气隙未跨越平均气隙值的±10；水轮机上迷宫环间隙不平均。在检修中对水导轴承1#、2#、3#、6#、7#、10#瓦螺套开裂部门进行了加固补焊，对机组转动部门重新推中心，复测上迷宫环间隙和发机电气隙及格后，将发导、水导瓦间隙调至0.30mm，后将机组恢复至备用。
2号机检修后在空载或带负荷情况下，发导、推力轴承的温度平均正常，水导轴承的各瓦温平均正常，水导、发导、推力轴承各部位的摆度正常。但从振动、摆度在线监测装配测出的数据来看，机组在有励磁情况下，上机架的水平振动比力年夜（因振动、摆度在线监测装配刚投运不久，之前没法监测到机组机架的振动量）。
2.22001年10月8日，运行人员发现2号水轮发机电组的摆度异常增年夜，机组被迫停机。为了确保系统的调峰能力，依照调剂的要求对2号机组进行了姑且抢修，凭据上一次检修后的数据肯定机组中心，重新调发导瓦间隙至正常，于当日交给系统。
2001年10月8日事故抢修中发现部门发导瓦间隙较着变年夜，水导瓦间隙正常。发现发导4#瓦已跳离原位置，4#瓦已紧靠在5#瓦旁，4#瓦背抗重块完全断裂，3#瓦楔子板固定螺丝断裂，发导瓦部门尽缘垫撕裂。
2.32002年1月份2号机组小修中，发导4#瓦跳槽，部门楔子板与球头接触处有磨损痕迹。同时，上机架12个弹性支臂中的5个弹性支臂（4#、5#、6#、9#、12#）碟簧已全数损坏。检修中复查了发机电气隙和迷宫环间隙正常，处置了已发现的缺陷。小修前，对2号机组进行了一次盘车，由于2号机组检修工期严重，凭据盘车成效仅对发机电上端轴沿7点向3点推了0.05mm，重新盘车后推力轴的径向摆度值略有减小，同时以迷宫环间隙肯定机组中心后复查发机电气隙及格，调水导、发导瓦间隙为设计间隙，将机组恢复至正常进行稳定性实验。
2002年1月27日至1月30日四川电力实验研究院技术人员对宝珠寺水力发电厂2号机组进行了稳定性实验，稳定性实验包括以下内容：1）变转速实验（50nr、75nr、100nrnr为额定转速）；2）变励磁实验（25Uo、50Uo、75Uo、100UoUo为额定励磁电压）；3）变负荷实验（42MW、85MW、128MW、171MW）。四川电力研究院对宝珠寺水电厂2号机组稳定性实验结论及建议以下：1）发机电上端轴存在与机组中心分歧心的问题，建议在机组扩年夜型年夜修时对发机电上端轴进行调整。2）由于机组带励磁时振动、摆度幅值有所增加，但相位没有变化，故不破除由于机械缘由使机组带励磁时造成了电磁力的不服衡，建议机组扩年夜型检修时对空气间隙和磁极检查，以肯定影响机组振动、摆度增年夜的缘由。
3年夜修处置
2003年2月9日宝珠水力发电厂对2号机组进行了年夜修，主要内容包括：转子中心体上、下止口齐心度丈量及处置，转子圆度丈量、磁极倾斜度丈量，定子圆度丈量，转子交流阻抗丈量定子槽楔检查处置，发机电定、转子清扫及喷漆，上机架偏心及水平度丈量。
丈量转子圆度和磁极倾斜度要做好以下几方面的准备工作：放转子根蒂根基平面的水平度要找好，此项工作是否仔细直接影响转子放在根蒂根基上后调转子水平度的工作量。一般情况下，当转子放在根蒂根基上后转子的水平度不能知足丈量的要求，这就要用千斤顶进行调整，直到水平度小于5mm/m。测圆装备的调试应注重以下几方面：测圆装备的中心与转子中心的误差必需知足要求，测圆装备根蒂根基面与转子接触面的平行度也相当重要。转子圆度丈量分上、中、下三个断面划分丈量。为了减小磁极倾斜度丈量的误差，在钢丝线知足强度的条件下，尽量选择较细的钢丝线。
转子上、下止口齐心度的丈量。在此项工作中丈量发现上止口齐心度与下止口齐心度误差0.40mm，凭据止口偏心度的方位，对上止口进行了分区研磨。
定子圆度的丈量。定子圆度的丈量要分上、中、下三个断面划分进行，各断面的数目要凭据定子的分瓣情况来决议，一般原则是既要减小定子圆度丈量的工作量，又要确保圆度丈量的切确度。凡是情况下在每分瓣的中心选一测点，在分瓣连系处左右部位各选一点。
在定子圆度丈量的根蒂根基上对上机架齐心度进行了丈量，丈量发现上机架中心与定子中心误差到达2.73mm。上机架有12个支臂，上机架与上机架根蒂根基间是经由过程销子定位的，现场重新加工销子孔工作量年夜，而且在工艺上不容易实现，为止，就将上机架12个根蒂根基座用碳弧抱抱失落，修研根蒂根基座和与根蒂根基座相接触定子平面，将根蒂根基座与上机架臂用螺栓把合在一起，重新调上机架的水平度和中心同时知足要求。在焊上机架根蒂根基座时，应在四个对称方位同时进行，以削减焊接进程中上机架中心位移量，另外在上机架四个标的目的用百分表监视每一个标的目的的变形量。
转子交流阻抗实验。从转子交流阻抗实验的成效来来，各磁极的分压基本平均，说明磁极内部无匝间短路现象，磁极后背气隙基本平均，磁极铁芯接触优秀，磁极与转子磁轭间无任何二次间隙，不存在二次间隙引发的噪音和振动。检查发现磁极键未有松动现象，磁极键固定焊点未有开裂现象。
4缘由分析
每次检修完后，都确保了机组转动部门在中心和自由状态时镜板的水平度合适要求，弹性油箱受力平均，迷宫环间隙和发机电气隙合适要求落后行导瓦间隙调整。此种状态下发机电气隙的平均，只能是静态情况下的气隙平均，其实不能说明发机电的动态气隙一定是平均的，或是合适要求的。
由于上端轴偏心的存在，动态时发机电的气隙变坏，甚至不合适安装规范的要求。动态气隙年夜小、标的目的随机组的运转而变化。就电气方面而言，磁极磁场散布中心与转子旋转中心有偏心量，这一偏心量会引发某些区域的气隙变化，致使定子、转子磁场间有一偏心，而此偏心随机组的运转周期性变化。定子、转子气隙的偏心就会发生不服衡的磁拉力，不服衡的磁拉力的标的目的随机组的运转周期性变化。这类高频的、周期性的、交变的磁拉力就会致使机组的振动、摆度增年夜，增加了导轴承的荷负和弹性支臂的荷负，尤其是发导轴承的荷负。随着时间的推移，一方面使发导轴承的相关部件损坏；另外一方面，引发上机架发生振动，使弹性支臂的碟性变形。
安装规范要求，上机架的偏心度不跨越1.00mm。人们在未仔细分析前，认为上机架的偏心度年夜一些无关紧要，上机架偏心年夜，既发导瓦滑转子中心的偏心度年夜。虽然瓦架偏心度年夜，但总可以改变瓦后的球头或尽缘垫尺寸，可将轴领调至中心。在之前的2号机组检修中，发现轴领与上机架间有2.00mm多的偏心，由于未对2号机进行过扩年夜性年夜修，是转子上下园盘分歧心，仍是机架自己偏心引发的，年夜修后分析认为两者都有之。
就上机架偏心而言，偏心的上机架，一方面引发轴承部件振动，轴承振动引发机组振动，振动的成效是轴承部件损坏；另外一方面使转动部门受一标的目的恒定的作用力，此标的目的恒定的作用力使该标的目的周围瓦间隙变小，瓦负荷加年夜，同时使与该标的目的恒定作用力反标的目的周围的瓦间隙变年夜。年夜修、事故抢修发现的问题说了然这一点。具体分析以下：
（1）上机架与滑转子齐心。
当上机架与滑转子齐心时，上机架中心与滑转子中心重合，滑转子遭到12块瓦对它的作用力，这12个力年夜小都相等、标的目的都指向滑转子的中心，由于Fw1 Fw7=0、。。。。Fw6 Fw12=0，故滑转子受瓦的协力为0；每块瓦受二个作用力（疏忽磨擦力），一个是滑转子对瓦作用力FZ，另外一个是球头对瓦的作用力Fq，这二个力年夜小相等、标的目的相反，故瓦受的协力为0。
（2）上机架与滑转子分歧心。
当上机架与滑转子间有偏心时，上机架中心与滑转子中心不重合，虽然滑转子所受瓦的12个力FW年夜小相等，这12个协力都指向滑转子的中心，但这些协力其实不等于0，协力的标的目的年夜致与上机架的偏心标的目的相反。这样，由于上机架的偏心，使转动部门遭到标的目的基本恒定的作用力。年夜小和标的目的基本恒定的作用力，使该标的目的周围的瓦间隙变小，增年夜了这些瓦的负荷和磨损量，同时，该力周围的瓦将所受的作用力经由过程上机架支臂传递给弹性支持，随着时间的推移，使弹性支持的蝶簧发生性变形。另外一方面，此力使与之相反标的目的的瓦间隙变年夜。每块瓦受二个力（Fq、FZ），虽然这二个力年夜小相等，但这二个力的协力其实不为0，协力的标的目的年夜致为滑转子的切向标的目的，即为瓦的周向标的目的。此协力使瓦间隙较年夜的瓦偏离原本的位置，跳槽瓦的方位基本上在上机架的偏心方位，这一现象在2号机组上屡次泛起过，现场和分析是稳合的。
5结论
宝珠寺电厂2号机组1997年6月底投运，曾屡次发生了机组振动、摆度增年夜故障，此故障属主要是上机架偏心和发机电转子上、下止口分歧心而至。2号机组按上述方式处置后运行一年多来基本稳定。