摘要：水电站在国家发展和人民生活中都是不可或缺的设置，而水轮发电机组作为水电站最重要的设备之一，其正常运行会在很大程度上决定水电站的经济效益和工作效率，因此，根据水电站的特点和原理，来处理水电战的各种故障，且及时提出相关处理方案和计划，使检查和维护更加具有针对性。本文就发电机上导摆度超标问题进行探究，对其进行原因分析且提出相关处理措施。
关键词：上导摆度超标；原因；措施
0引言
某电厂有两座厂房，分别有四台和两台水轮发电机（下图为水轮发电机的内部结构），由于该电厂是承担当地电网的主调峰、调频任务，所以机器的使用较为频繁。在平时的工作当中，例如工作人员对机器其中一厂房的水轮发电机进行的几次检修时发现，机器的上导摆度有了明显的增大现象。按照相关技术人员根据上导摆度超标的情况看来，应该是三方面因素导致的：机械因素、电磁因素和动态运行轴线不稳定因素，因此以下是对相关因素原因进行具体的分析。
1原因分析
1.1机械因素
从机械因素看来，在最初的水轮发电机组试验运行的情况来看，其设计、制造、安装基本没有问题（下图是水轮发电机机组实物图）该水轮发电机的轴线主要通过调节推力瓦和镜板之间的绝缘子调导轴承进行调整，后面运行过程中出现的问题很有可能是长时间的运行，使得推力瓦和镜板之间的绝缘垫子不平或产生变形即高点形变，从而导致机组的轴线不正，使得机组上导摆度增大。另一方面，发电机在转动或者固定处的机械部件可能出现松动或者结构变形等问题，使得整个运行机组的原有平衡被打破，不稳定状态下运行时就会出现摆度增大的情况。
图1 水轮发电机机组实物图
1.2动不平衡力因素
1）水轮发电机在使用过程中，推力头的工艺流程是：加热推力头、套入推力头、推力头冷却到室温、装卡环、装切向键。在此过程中，如果在装切向键时实在热态的推力头状态下进行，就会使得推力头冷却收缩不均匀，还会使其内孔变大，使得推力头下端与主轴的连接接触不良，这时推力头受到不稳定力的作用，上导摆度就会增大甚至超标。
2）在水轮发电机的使用过程中，因为水流的作用，增加了动不平衡，上导摆度就会随之变大。这种现象的主要原因是因为旋转体即转子不平衡，或者是因为水轮发电机轴承的间隙过大所导致的。经过检查发现，推动头和主轴若若存在间隙过大会使水轮发电机在运行过程中的推力头发生摆动，导致旋转体也会随之摆动，这就会使得上导摆度超标；另一种可能就是卡环不合格导致的推力头和转子发生摆动，引起上导摆度超标现象。
1.3电磁因素
从电磁因素来看，可能引起上导摆度超标的原因有很多，如磁极松动、空气间隙不均匀、相间不平衡等因素。一般规定水轮发电机在工作过程中各测点的空气间隙要保证不超过平均间隙的5%，否则，这种励磁机空气间隙不均匀就会使得机组的上导摆度增大甚至超标。除此之外，瓦间隙值也会影响上导摆度，在机组中，抗重螺栓的凸头在上导瓦瓦位与瓦间隙值有着直接的联系，当抗重螺栓的凸头在上导瓦槽型绝缘压块内部位置不同时，测出的瓦间隙值也不尽相同，这些差值对于上导摆度的影响较大。
1.4运行轴线因素
水轮发电机机组的额运行通过轴线来规划工作的，如果运行轴线不稳定，就会使得机组各个部位的振动不稳定。在检验中，发现机组的上导摆度有时大有时小，这种情况就是由于水轮发电机的动态运行轴线不稳定导致的。当其运行状况发生改变，例如在开关机器、加励磁以及甩负荷过程中，发电机的转子会受到不稳定的径向力的作用，旋转轴的旋转中心和方向就会不稳定。
换句话说，当水轮发电机的机组的轴线处于最佳运行状态时，各零部件的工作状态都会达到最优化，如个轴承的导向、发电机的空气间隙、磁力计空气间隙等都会处于最佳位置，因此，上导摆度超标的风险会大大降低，反之，就会使得整个机组的各个部位的振动加剧，此时，机组的轴线状态不是出于最佳水平，就会使得电气不平衡力增大，导致导轴承受力增大，当导轴承受力达到其承受极限时，就会出现轴承瓦间隙增大，最后就会引起上导摆度超标。
1.5其他原因
除了上述描述的机械、动不平衡、电磁因素、动态运行轴线因素，还有其他原因也会导致上导摆度超标。如水轮发电机的使用年数过多，使得其内部的零部件的磨损面积和磨损强度都较大，这些使得各零件接触部位也出现了较大的和不同程度的变形，尤其是影响上导摆度的绝缘块内壁和抗重螺栓凸头间的接触部位。当各部件的稳定性都下降时，再结合瓦位问题，就会直接引起上导摆度超标。
2处理措施
在进过对水轮发电机上导摆度超标的原因分析后，我们知道，制定相关处理措施的重点应该放在轴线、推力头、励磁机空气间隙以及各个零部件的连接部位，这些都需要经过机组的大面积检修来找出故障发生处。
2.1轴线检验
为了检验发电机轴线和水轮发电机的轴线的连接是否符合规范要求，通常需要检验以下几方面内容：水轮发电机和发电机的连接轴的大轴垂直度、同心度以及大轴和镜板之间的垂直度。通常要使得大轴一方面能够自由的转动，还要保证大轴的转动不发生径向移动。
2.2推力头检验
该机器检验中，推力头的处理方法为热喷涂、精加工。具体的工艺步骤如下：
1）在立车上找正方位，再使用粗车进行配合，使其粗糙度合适，以便于后续进行热喷涂加工；
2）将推力头加热到100摄氏度，并且持续保温6个小时；
3）进行清理
4）在推力头表面进行喷涂，喷涂厚度在0.5毫米左右，使用和母材相近的材料，为了提高喷涂层和母材的结合力。
5）喷涂过后冷却一段时间，再进行精加工，这些都主要采用磨、销等加工方式，主要目的是为了减少推力垫子的厚度。
2.3卡环和切向键检验
在推力头被套入主轴冷却后，就要进行卡环和切向键的安装。安装过后还要进行进一步的检查，在此过程中，要注意卡环的厚度，根据测量的数据，过盈量在0.03毫米左右。
2.4电气平衡检查
水轮发电机的平衡检查包括对水轮发电机的定子、转子以及空气间隙的检查。检查定子部分线棒的短路情况，在此过程中，需要借助交流电压和磁极的作用。同时要对定子和转子之间的空气间隙进行测量，其差值与标准值的误差要保证在10%之内。如果以上检验全部合格，可以基本确定发电机在电气方面是处于平衡状态的，这也可以可以排除电气平衡引起的上导摆度超标问题。
2.5励磁机的空气间隙的调整
调整励磁机的空气间隙一般要调整励磁机的定子位置，从而改变空气间隙的大小，一般最大间隙不超过6.6毫米，最小间隙不小于5.4毫米。
3人为因素的调整
3.1完善管理控制机制
完整的管理控制机制对电力企业的管理具有指导作用，能够科学合理的安排企业人力和材料资源的使用，在此过程中，责任制的加强极其重要。责任分配到每个人是工作展开的前提，只有每个管理人了解到自己的责任是什么，才能达到理想的管理效果；另一方面，管理细节的控制也很重要，要保证不出现细节上的重大漏洞，保证水轮发电机的每个操作步骤都有相应的控制人员来管理。在调动管理人员工作积极性时，要制定相应的奖罚制度，进一步督促管理人员的责任制工作。
3.2加强设备使用和维护保养人员的专业技能培训
电力企业内部的设备的使用和维护保养人员的专业技能能很大程度上影响水轮发电机设备的运行和使用寿命，由于企业内部的员工的工作实践时间和专业能力强弱不同，因此对员工展开集体培训有很大的必要性，培训内容应涉及水轮发电机设备的性能参数、操作规章制度、设备的工作原理、设备内部的结构、故障处理方法和技巧等方面，对于企业设备的正常使用具有重要意义，也能为电力调度工作减小工作量。
3.3制定完整的设备日常管理制度
和完整的设备制度不同，日常管理制度是针对性更强、更加细致的工作管理，要安排经验丰富的工作人员对水轮发电机的工作管理做到定时定点检查，用职业敏感度对发电机的工作转态进行检查，争取及时的发现发电机工作存在的问题，及时对其进行改正，必要时更换工作人员。在此项工作中，工作人员要做好完整的设备记录工作，不能走形式，这也需要企业内部加强管理。日常检查分为巡检和抽检，为保证巡检工作的严格性，可以将巡检工作的工作情况归入工作人员的责任制考核和升迁考核中；抽检是指对设备的运行情况进行不定期的检查，抽检可以有效地避免企业员工形式化作业，对落实完善日常管理制度具有重要的作用。
4结束语
水轮发电机的上导摆度超标原因有很多，包括推力头、轴线、空气间隙等，其中人为因素也是不可忽视的重点之一。很多因素都会直接导致水轮发电机的使用不能达到国家和行业的使用标准。以上总结出的经验对于日后处理相关机器故障和上导摆度超标故障都有很大的借鉴意义，尽管目前我国的水轮发电机还存在很多问题待于解决，但只要对于各种操作规章制度进行合理规范，同时提高工作人员的专业水平，水轮发电机的使用会成为社会不可或缺的发电系统。
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]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．
论文作者:陈淋文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/18
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