国网湖北黄龙滩电厂
1引言
大轴摆度作为水力发电机组运行监控的重要指标之一，其可直接反应相应工况下发电机组的运转稳定性，虽然各工况下水头、有功、无功不尽相同，但大轴摆度应在一定的范围内波动，若超标严重则无法保证水力发电机组的安全性和稳定性，应予以进行处理。
某水力发电厂，I期工程为坝后式，II期工程为引水式，共计5台立轴半伞式混流机组。机组轴向力由推力轴承承受，径向力由上导、水导轴承承受，导轴承均采用稀油润滑分块钨金瓦，设计双边瓦间隙和为0.35mm~0.45mm。
发电机型号 TS900/135-56
额定容量 53MW
额定转速 107r/min
推力瓦数 12块
上导瓦数 8块
水导瓦数 8块
瓦 规 格 335×350×90mm
轴领外径 990mm
2发电机组存在问题及缺陷
自70年代建厂以来，历年大修过程中，均发现在紧固部件无松动的前提下，上导瓦间隙无故变大。5台发电机组中，2号机组情况尤为严重，自1996年大修后其上导轴承处摆度在各机组同工况下最大，期间多次汇同专家查找原因、处理缺陷均收效甚微。2007年11月~12月，对2号机组进行了常规性大修，修后实验各项数据均正常，其中上导摆度-X方向不大于0.20mm，-Y方向不大于0.19mm。至2008年6月26日，2号机组上导摆度突然增大至0.60mm，严重超出了设计标准（设计要求双边瓦间隙和为0.35mm~0.45mm）。
3 发电机上导摆度超标状况
对缺陷机组在各工况下运行状态监视，机组有功在36MW至空载区间上导处摆度偏大（设计要求：≤0.36mm），－Y方向摆度始终在0.60mm左右，－X方向最大值为0.35mm，水导摆度未超出设计给定值（设计要求：≤0.40mm），运行期间各导瓦瓦温正常。随后进行了一次机组稳定性测试试验，试验数据显示机组各部位除上导摆度外所有测试数据均满足国家及行业标准要求，且在机组加励磁后，－Y方向上导摆度由0.46mm升至0.60mm。
4上导摆度超标问题分析
4.1发电机机械部分检查
初步分析发电机可能存在转动或固定部分组合连接螺栓松动或结构性变形等情况，导致机组在正常运行状态下打破原有平衡或失去原有约束力，迫使其在不稳定状态下运行从而导致摆度增大。
依上述推测，对发电机定转子组合螺栓、大轴连接螺栓、磁极键、磁轭键、推力头切向键、上机架构架及千斤顶等进行细致检查，均未发现松动、开焊、变形、断裂等异常现象。
4.2上导轴承分解检查
排除上诉原因后，将检查重点转移至上导轴承，经测量实际上导瓦间隙已同上次大修修后给定间隙大不一致，各上导瓦间隙均有明显增大的现象，双边最大间隙和出现在2#、6#瓦处，已由上次大修给定设计间隙和的0.35mm增值1.09mm。
导瓦间隙通过调整抗重螺栓给进量间接保证其与轴领之间的距离得以实现，间隙调整后用限位锁定机构将抗重螺栓锁死确保其间隙值稳定，然而在对上导轴承机械结构及抗重螺栓锁紧程度进行检查后未发现异常松动现象。
4.3确定导瓦轴承瓦位与其间隙值存在必然联系
在后续深入研究、探讨过程中，发现抗重螺栓凸头在槽型绝缘压块内部活动范围较大，经过进一步试验证实上导瓦瓦位与瓦间隙值有着直接的联系，即抗重螺栓凸头在上导瓦槽型绝缘压块内部位置不同时，所测瓦间隙值亦不相同，且槽型绝缘压块内壁宽度比抗重螺栓凸头直径大约9mm，影响范围较大。
4.4发电机摆度超标历史原因的分析
而机组在施工、安装、检修过程中，对导瓦的间隙调节很少考虑到槽型绝缘压块与抗重螺栓的配合位置，随意性较大，但机组在实际运行过程中，瓦位却有一定限制，在修后第一次运行即会被轴领带动沿周向顺时针进行一段位移，直至抗重螺栓凸头贴紧槽型绝缘压块右侧，瓦位才得以固定，因此在间隙调节期间瓦位应与运行瓦位保持一次，才能保证所调间隙值的真实、可靠、稳定。
同时，结合历年检修数据分析，机组在大修时测量所得的上导瓦修前间隙值与上次大修的修后调整值相比均有所增大，且上导轴承各配合部件均未松动，此现象一直成为多年的不解难题。至此，结合上述对问题的分析上导瓦瓦位的变化是问题的关键所在。
而对本机组水导轴承结构的分析亦能证明上诉结论的合理性。结合历年运行数据和大、小修记录，水导处很少出现过摆度偏大和间隙变大的问题，其源于水导瓦槽型绝缘压块宽度仅比其抗重螺栓凸头直径大2mm，瓦间隙调整瓦位与运行瓦位位移量较小，相对影响程度较小，从而使水导瓦间隙在调节前后的稳定性得以保证。
4.5发电机摆度超标其他原因的分析
除上述原因外，机组自投运30多年以来，上导轴承抗重螺栓和抗重垫块经过无数次的冲击和磨擦，其磨损程度可明显看出随时间而逐渐加重，且磨损痕迹从以往规则的圆变成不规则的椭圆，磨损面积也扩大了许多倍。同时，槽型绝缘压块内壁和抗重螺栓凸头间的撞击也使其接触部位出现了较大的塑性变形，这些加剧了调整间隙和运行间隙的变化量，对上导瓦间隙调整过程中及其调整后的稳定性造成较大的影响。其再与瓦位问题相叠加，则直接导致且加剧了机组上导处摆度偏大。
5发电机摆度超标缺陷的处理及修后实验
依理论推测在处理摆度超标缺陷过程中，将上导瓦放置于运行瓦位，重新调整间隙。机组恢复后，进行稳定性测试试验，据试验数据显示机组运行一切正常（见下表），在各工况下-X、-Y方向最大摆度值均未超过0.15mm，处理效果良好。
6结语
由此证明，导瓦瓦位可直接影响瓦间隙的可靠稳定性，从而间接对机组摆度造成影响，而此结论在设备设计制造和解决机组摆度超标问题上具有重大意义，并兼具可行性。当前同类机组在检修、安装过程中，针对瓦位问题没有相关标准和规定，存在很大的随意性。同时在相关的机组安装规程、检修规程中也未对此进行提及，尤其老机组经过长期运行，存在磨损、变形等问题此情况就更加严重。上述原因直接导致机组导瓦间隙在调整过程中不能按照国家、行业相关标准所规定达到检修、安装要求，致使机组在日后运行过程中存在不安全因素且导致工作效率有所下降，甚至造成劳动力和资金的间接损失。
[参考文献]
[1] 戴钧，王洪云．中小型混流式水轮发电机组机械检修及主要易损部件的修复技术[M]．北京：中国水利水电出版社，2007．
[2] 商舸，黄奋杰．现代水力发电机组工程应用和研究[Ｃ]．北京：中国电力出版社，2007．
[3] 陈锡芳．水轮发电机结构运行监测与维修[M]．北京：中国水利水电出版社，2008．
[3] 单文培．水轮发电机组安装与检修[M]．北京：中国电力出版社，2008．
论文作者:杨德军
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第2期
论文发表时间:2019/3/13
标签：机组论文; 间隙论文; 螺栓论文; 轴承论文; 过程中论文; 发电机论文; 工况论文; 《中国西部科技》2019年第2期论文;