摘要：某卧式水轮发电机组在修后带负荷试运行期间，出现发电机风罩内发出高频异响故障,发电机后导轴承瓦温出现随机性突变，严重影响机组正常并网投运。本文通过介绍现场分析测试并处理此类故障的流程，提供一种解决类似问题的方法，具有一定的工程借鉴意义。
关键词：卧式水轮发电机；高频异响；转子风扇挡风圈
0 前言
云南某小型电站，装机容量2×5MW，额定水头210m，引用流量5.74m3/s,安装两台卧式混流式水轮发电机组。其2号发电机组在完成机组大修工作后进行带负荷试运行，当机组有功负荷带到约2000kW及以上时，发现发电机风罩内靠近转子后侧风扇处存在高频异响，同时发电机后导轴承瓦温出现随机性偏高，最高时达到约62℃。电站技术人员对2号发电机风罩及各导轴承进行检查，未发现明显异常，转子盘车数据均在合格范围内。
1 机组轴承振动摆度测试分析
考虑此故障可能与机组振动有关联，加装一套录波仪及振动摆度探头对机组状态进行测试。
在以上测试过程中，机组发电机风罩未出现异响，机组各轴承温度均在55℃以下，各轴承振动摆度均在规范要求的正常范围内，机组各项指标均正常。随即进行了空载工况下的变励磁试验，试验数据如下：
在变励磁测试过程中，机组发电机风罩、各轴承温度和各轴承振动摆度均在规范要求的正常范围内；此现象与机组在检修后试运行情况一致，即在并网前发电机风罩不会出现异响。经现场沟通协商后，开展机组并网运行测试，测试数据如下：
在机组并网带负荷过程中，机组有功在3000kW以下时，各项测试指标均与机组并网前（空载）运行时无明显变化，发电机风罩未出现异响，机组各轴承温度均在55℃以下；当机组有功从2000kW增加至3000kW过程中，发电机风罩靠近后导轴承方向出现高频噪声（如图1所示），在3000kW负荷至5000kW负荷段此噪声持续存在，从以上振动摆动数据来看，机组水导轴承及后导轴承摆度值有略微下降趋势，机组前导轴承摆度无明显变化，机组各导轴承振动值无明显变化，机组发电机风罩后端振动从14μm逐步上升到31μm。
而机组各导轴承瓦温未出现之前电站运行人员所描述的有明显上升的现象，最高瓦温总体保持在55℃以下。
随后多次进行0MW至5000kW负荷间的加减负荷试验，其结果与上述试验数据及现象相吻合。可见，机组发电机风罩后端端盖内的异常噪声及振动在约2000kW至5000kW负荷段持续稳定存在，而机组导轴承瓦温异常上升的现象则有一定的随机性。
2 故障分析及处理方法
经与电站协商，将发生异响部位的发电机风罩的后端盖进行拆除，然后再进行相关测试，拆除部位如下图所示：
在拆除2号机组发电机风罩后端盖后，机组并网带负荷运行，在各负荷段发电机风罩内均未出现异响，机组各轴承温度均正常，机组各项振动摆度指标正常，机组后导轴承的振动值有所下降，机组发电机风罩后端振动明显减小。可见发电机风罩后端盖及相关部件与此异常噪声及振动有直接关联。
在对发电机组后端盖及相关部件进行再次详细检查后，发现发电机后导侧内挡风圈经长期运行后存在轻微的翘曲变形（此挡风圈为螺栓把合的双瓣结构），在机组检修过程中对此部件进行了拆除及回装，有可能加重了这种变形，加之此部件靠近发电机风扇叶片，长期经受风扇叶片高频气流的冲击，在2000kW负荷以上工况时，叶片高频气流与翘曲变形的挡风圈形成共振，从而发出高频异响，甚至导致后导轴承出现随机性瓦温突变。
基于以上分析，尝试用以下方法处理此故障：焊接发电机后导侧内挡风圈内侧拼接缝隙（见图3），将挡风圈由原来的通过螺栓把合的双瓣结构改变为一个整体结构，以此改变挡风圈的固有振动频率，避免与发电机风扇气流发生共振；同时将发电机前导侧内挡风圈也照此处理。
在经过以上改造后，回装发电机前后内挡风圈及风罩端盖，机组在各运行工况下均未出现发电机风罩异响，机组瓦温正常，机组振动摆度各项指标均满足运行要求。
3 结束语
在工程应用领域，因旋转机械频率共振导致的故障时有出现，其表现通常为在某特定工况下出现振动幅值突然变大或发出异常噪声，其处理方法常为改变其相关部件的固有频率或避免出现某些特定工况。本文通过分析一起卧式水轮发电机组异常噪声故障处理过程及方法，对类似结构的发电机组的运行、检修及故障处理提供一种参考和借鉴。
参考文献：
[1] 马宏忠.电机状态检测与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2008
[2] 陈世元.电机学[M].北京：中国电力出版社，2008
论文作者:杜成康，余冬，罗云川
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：机组论文; 发电机论文; 轴承论文; 风圈论文; 负荷论文; 工况论文; 噪声论文; 《中国电业》2019年第11期论文;