水轮发电机组上机架振动超标加装弹性支撑成果分析论文_杨涛,唐永钢,黄晓燕

（四川紫坪铺开发有限责任公司 四川都江堰 611800）

摘要：通过对国电新疆吉林台一级水电站上机架振动超标情况的分析和处理过程的介绍，建议在机组设计过程中，应对上机架支臂强度给与重视，并充分考虑共振及材质的影响。

关键词：水电站、上机架、振动、分析及处理

机组运行的稳定是水轮发电机组工作性能中的重要指标,克服机组的不稳定，就成了机组设计、制造、安装、运行和检修中突出要解决的问题之一，无论大、中、小型机组都不例外。机组运行的稳定性包括：机组工作水头和出力的波动；水压力脉动、水流周期性冲击；机组支承部分的振动机组转子振摆、调速系统的振荡；机组内部不正常的音响（噪音、异常声音）等。而这些稳定性的基本表现形式就是振动。

一、原因分析

机组振动的现象是比较明显的，但振源往往是隐蔽的。引起水轮发电机组振动的原因多种多样，因素复杂，有时同时存在集中或多种因素。通常认为，使机组产生振动的干扰力源主要来自电气、机械和水力三个方面，这三者相互影响、相互作用，常常交织在一起，形成耦合振动。以下就国电新疆吉林台一级水电站上机架振动超标问题作出分析：

国电新疆吉林台一级水电站位于喀什河上游，安装有4台单机容量125MW的混流式机组，转速214.3r/min,发电机为半伞式结构。自投产以来，四台机上机架振动值均超标，状态监测总结报告结论为：上机架水平振动超标，达到危险级别。导致上机架水平振动超标的主要原因有：

1.质量不平衡对上机架水平振动的影响量为182μm（推荐允许值不超过23μm），机组质量不平衡对上机架水平振动影响较大。

2.不平衡磁拉力对上机架X向水平振动的影响量为200μm（推荐允许值不超过23μm），磁拉力不平衡对上机架水平振动影响较大。

结合机组检修，我公司通过配重来降低质量不平衡对机组上机架振动的影响，经过一次A级检修和B级检修，并开展动平衡试验，上机架振动问题仍未消除。我们怀疑上机架结构存在缺陷。从机组结构上看，发电机上机架较大（Φ8700mm），且其本身未设计支撑装配，一旦机组振动，上机架径向悬空，任其摇摆，这是振动的主要原因。加之，下导径向中心至上导径向中心距离接近5米左右，转子重心在下导，一旦下导不稳，上导必然振动较大。

二、处理方法

经分析后，我们认为上机架由于跨度过大，材质强度不满足要求，加之机组运行时产生的共振现象，会导致上机架振动严重超标，故需要加装一套弹性支撑，以减少上机架的振动值，使机组处于安全运行中，根据测量和计算，我们设计了一套上机架弹性支撑装配结构（见附图）

附图

一、设计原理：利用上机架支臂和发电机机坑壁作支撑点进行加固，每个上机架支臂和机坑壁之间加装一套弹性支撑，共六套。

二、结构特点：（1）本结构对上机架不但起支撑作用，而且加装了六套（72只）蝶簧，对上机架振动有缓冲作用，不会和机坑壁发生碰撞（2）本结构还根据上导径向最大推力负荷，设计了剪断销，一旦径向推力负荷超出机组使用范围，剪断销剪断报警，对机组起保护作用。由于现场已投入商业运行，重新设计改变机组结构已不可能，在不影响机组原先结构和安装基础的前提下，现在的弹性支撑装配安装简单易行：①以上导轴承瓦中心高度为水平高度，以每个上机架支臂宽度方向二分之一为安装中心，且六套弹性支撑必须在同一个水平面上。②以每个上机架支臂上确定的安装中心来确定相对应的机坑壁上的基础中心（必须在同一个水平线上），按要求安装好基础板。③按图纸要求，松开楔子板，安装调整每个弹性支撑，施焊（最好在上机架支臂上打表，以防变形）然后再作一次调整固定。检查是否符合图纸要求。

三、成果对比

通过以上步骤，吉林台一级站4号机上机架安装弹性支撑工作于2013年4月27日完成，4号机组开机，记录在空转、空载、带负荷状态下的各部位振动摆度数据，与4号机组在安装弹性支撑前的振摆数据对比（如下表所示），可看出安装弹性支撑后在各个状态下上机架的振动明显减小，下导、下机架以及顶盖振动变化不大。监测到的振动值符合《水轮发电机组安装技术规范》等标准的要求，控制在上机架振动允许值（≤90μm）范围之内，达到了安装弹性支撑的预期效果。

表1 4号机组在空转状态下安装支撑前后振摆数据对比

四、总结分析

在非承重机架较大的情况下，应适当的设计支撑，以防止机组运行时由于支臂悬空而产生振动及上下摆动现象，造成机架振动超标。国电新疆吉林台一级水电站安装弹性支撑后，有效解决了上机架振动超标问题，使机组的安全性能得到了进一步的提高。但本方案属补救措施，若在设计时能考虑到相关问题，则会更加完美。有待改进的地方和建议：由于加装弹性支撑装配解决了上机架振动超标的问题，但上导摆度值有所增加，原因有二：一是因为上机架工作位置发生轻微变化，影响了主轴工作位置的相对变化，从而摆度值有所变化，我们将在以后的大修过程中重新精调大轴轴系摆度。二是上导摆度测量装置焊接在上机架上，上机架振动减小，相应的随动量也就减小，故从数据来看则表现为上导摆度增加。

作者简介：

杨涛（1980-），男，陕西武功人，工程师，从事水电厂运维技术与管理工作。

唐永钢（1982-）男，重庆大足人，工程师，从事水电厂运维技术与管理工作。

黄晓燕（1981-）女，河南南阳人，助理工程师，从事水电厂技术管理工作。

论文作者:杨涛,唐永钢,黄晓燕

论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期

论文发表时间:2018/12/12

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