摘要:从理论上分析了长源发电公司机组在做145%过速试验中出现的抬机问题。通过优化真空破坏阀底座转接头的结构，调整导叶关闭规律的方法，使机组在做145%过速试验时产生的抬机量减小，保障了电厂的安全、稳定的运行。
关键词：轴流转桨式水轮机；抬机；原因分析
1概述
长源发电公司位于广东省英德市大站镇，电厂内装有一台轴流转浆式水轮机，水轮机型号为ZZD505A-LH-450，叶片数为5个，叶片转角为-12°~ +12°，最大水头为37.5m，设计水头为33.0m，最小水头为22.6m，额定流量为168.8m³/s，额定出力为51.6MW，额定转速为187.5r/min，协联工况下飞逸转速为290r/min，非协联工况下飞逸转速为330r/min，最大吸出高度为-7.26m。发电机型号为SF50-32/6900，额定功率因素为0.85，额定电压为10.5kV，额定电流为3234.5A，额定功率为50MW，频率为50Hz，效率为97.8%，发电机转子转动惯量GD2为4750t·㎡，定子绕组连接为2Y，励磁方式为可控硅静止励磁。
2事件经过
（1）2017年01月02日上午11时左右，上游水位59.85m，下游水位24.41m。
（2）115%过速试验：
过速试验前，机组空转运行了约20分钟，此时轴向位移传感器与大轴推力头的间隙稳定在3022微米，与停机状态下基本相同。当机组开始做115%过速试验时，随着导叶开度的不断增大，机组逐渐下沉，到最大导叶开度36.85%时，轴向位移传感器与大轴推力头的间隙稳定在3427微米，相当于机组下沉了3427-3022=405微米；从导叶开始关闭开始，机组逐渐上抬，在导叶第一段关闭结束时刻，此时大轴与轴向位移传感器的间隙为2547微米，相当于机组上抬了3022-2547=475微米；从导叶第二段关闭开始，机组继续上抬，最大上抬量为3022-1951=1071微米，之后机组逐渐下沉，恢复正常。
试验过程中最高转速224.925r/min，导叶最大开度36.85%，导叶总的关闭时间9.676秒，其中导叶第一段关闭时间为4.043秒，第二段关闭时间为5.633秒。过速前蜗壳水压平均值338kPa，过速试验过程中最高水压372kPa。
机组导叶开度与抬机量的关系曲线如下图所示：
（3）145%过速试验：
过速试验前，机组空转运行了约半个小时，此时轴向位移传感器与大轴推力头的间隙稳定在3032微米，与停机状态下基本相同。当机组开始做145%过速试验时，随着导叶开度的不断增大，机组逐渐下沉，到最大导叶开度56.06%时，轴向位移传感器与大轴推力头的间隙稳定在3523微米，相当于机组下沉了3523-3032=491微米；从导叶开始关闭开始，机组逐渐上抬，在导叶第一段关闭结束时刻，此时大轴与轴向位移传感器的间隙为2107微米，相当于机组上抬了3032-2107=925微米。从导叶第二段关闭开始，试验仪器已经测量不出数据。
试验过程中最高转速285.45r/min，导叶最大开度56.06%，导叶总的关闭时间15.666秒，其中导叶第一段关闭时间为9.822秒，第二段关闭时间为5.844秒。过速前蜗壳水压平均值343.53kPa，过速试验过程中最高水压380.92kPa。
机组导叶开度与抬机量的关系曲线如下图所示：
（4）停机后检查机组，发现测量机组振动的探头已经被撞开，转子上引风板有摩擦的痕迹，估计抬机量有10mm。
3原因分析
（1）因真空破坏阀和支持盖上的阀座孔尺寸对应不上，厂家给每个破坏阀都加装了一个锥形转接头。当破坏阀动作时，阀柄往下运动时通气量会越来越小，导致补气量不足，从而使机组的抬机量增加。
（2）导叶关闭规律设置不合理，造成导叶关闭速度太快，使流过水轮机的水流量急剧减小，由于惯性的作用，转轮室里的水会继续向尾水流去，导致机组转速继续升高，机组转速的升高又促使水轮机的过流量增大，造成转轮室内出现较大的真空，尾水中的水又迅速流回转轮室，形成反水锤，造成抬机。
4处理方法
（1）优化真空破坏阀转接头的结构，由锥形改为圆柱形，增大过流面，增加补气量。
（2）改变导叶关闭规律。按照厂家提供的导叶关闭规律进行设置，导叶关闭总的时间为15s，其中第一段快关闭时间为4s，第二段慢关闭时间为11s。
5运行试验
针对以上发现的问题进行处理后，按照原试验方案重新做145%过速试验，试验过程中未出现抬机现象，机组振动、摆度、瓦温都在国家标准允许的范围内。
6结语
通过对长源发电公司机组抬机问题的分析及处理，更加清楚轴流转桨式水轮机过渡过程的运行状况，对今后分析、处理机组抬机问题提供了宝贵的经验。在电厂设计时，为了减小机组的抬机量，应对机组的结构进行充分的考虑，尤其是真空破坏阀的设计、机组的吸出高度、导叶关闭规律和调保计算等都要结合现场实际情况，经过反复的计算、分析、试验，确保结果准确无误、合理，这样才能最大限度地提高机组安全运行的可靠性。
论文作者:张土彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
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