M壩水輪發(fā)電機調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案

王小龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 M壩水電站機電設(shè)備概況

斯里蘭卡Moragahakanda首部水庫工程（簡稱M壩）位于科倫坡東北約190 km的Amban Ganga河上（馬哈維利河的一條主要支流），地處中部?。–entral Province）東北部，靠近中部省與東部?。‥astern Province）的省界。Moragahakanda首部水庫工程為EPC總承包項目，項目總投資252 302 221美元。工程主要包括灌溉、給水和發(fā)電等多功能建筑物，由粘土心墻堆石壩、1號RCC副壩、發(fā)電廠房、輸電線路、施工導(dǎo)流結(jié)構(gòu)組成。

M壩主廠房設(shè)置有4臺立軸混流式水輪發(fā)電機組，有2臺7.5 MW機組和2臺5 MW機組，總裝機容量25 MW。

2 機組調(diào)試試運行中遇到的問題及解決方案

2.1 問題1：G2機組下導(dǎo)軸承擺度超標且隨著時間延長而增大

第1次啟動：5月5日11:20，總指揮發(fā)令G2機組（首臺機組）首次開機，按程序依次退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設(shè)備，退出接力器鎖定，緩慢開啟導(dǎo)葉致機組轉(zhuǎn)速至10%，各部位無異常聲響，停機檢查各部位無異常；11:30再次開機至50%轉(zhuǎn)速，短暫停留各部位無異常，11:32升速至100%（272.7 r/min）轉(zhuǎn)速，導(dǎo)葉開度28.4%，水頭24.8 m，此時發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)擺度超標且隨著時間的延長在逐漸增加，經(jīng)觀察分析后，12:21總指揮下令停機檢查。G2機組首次啟動過程中振動/擺度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 G2機組首次啟動振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

第1次檢查：拆開下導(dǎo)軸承油盆蓋板，檢查發(fā)現(xiàn)個別下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒與軸承體點焊部位斷裂，套筒出現(xiàn)松動，根據(jù)廠家制造圖紙，下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒應(yīng)在廠內(nèi)與軸承體進行焊接牢固，屬于主機廠制造缺陷，懷疑此為下導(dǎo)軸承擺渡超標的原因。

第1次處理：現(xiàn)場對下導(dǎo)瓦支撐螺栓套筒開焊部位重新進行點焊處理，見圖2所示，之后重新抱瓦和調(diào)整瓦間隙至設(shè)計要求后封蓋油盆蓋板。

圖1 發(fā)電機下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)圖

第2次啟動：5月6日10:29，總指揮發(fā)令開機，退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設(shè)備，拔出鎖定，10:31機組轉(zhuǎn)速升至100%（272.7 r/min），各部位無異常聲響，導(dǎo)葉開度28.4%，水頭24.9 m，因下導(dǎo)擺度再次超標且隨著時間的延長在逐漸增大，經(jīng)觀察分析后，11:25總指揮下令停機檢查。G2機組第2次啟動過程中振動/擺度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

圖2 下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒與軸承體點焊開裂后重新點焊

表2 G2機組第2次啟動后振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

第2次檢查：再次拆開下導(dǎo)軸承油盆蓋板，檢查發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒點焊之后個別瓦間隙仍然增大，再次查閱機組原始盤車記錄和安裝圖紙，均沒有發(fā)現(xiàn)問題，現(xiàn)場安裝技術(shù)人員一時陷入了困惑。

經(jīng)過兩天時間的檢查和分析，安裝程序和質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)均沒有問題。求助主機制造廠提供下機架和下導(dǎo)軸承體的加工圖，從制造環(huán)節(jié)分析，因為有的制造環(huán)節(jié)的細節(jié)從外觀檢查是看不到的，例如下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓的套筒底部的焊接質(zhì)量等，根據(jù)加工圖，下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓的套筒底部與軸承體應(yīng)該滿焊，該部位受力較大且對擺度能產(chǎn)生影響，因此懷疑下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部未按加工圖滿焊，因為該部位是隱蔽部位，從外觀無法直接看到，建議從軸承體外部把套筒封板刨開后檢查，如未滿焊則進行滿焊處理。

用碳弧氣刨刨開所有下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒的封板，檢查發(fā)現(xiàn)果然全部下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓的套筒底部與軸承體都沒有進行滿焊，只是進行了點焊，此部位受力較大，因此懷疑套筒底部沒有進行滿焊處理導(dǎo)致該套筒存在柔性缺陷，是導(dǎo)致下導(dǎo)擺度超標且隨著時間延長而增大的原因。

第2次處理：對所有的下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部圓周方向與軸承體進行滿焊處理，最后再把每個套筒的封板進行封焊，見圖3所示。

圖3 下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒底部滿焊處理

第3次啟動驗證：5月9日10:16，總指揮發(fā)令開機，退出檢修密封、制動器，啟動各輔機設(shè)備，拔出鎖定，10:21機組轉(zhuǎn)速升至 100%（272.4 r/min），各部位無異常聲響，導(dǎo)葉開度26.9%，水頭24.9 m。本次開機檢查驗證下導(dǎo)軸承瓦支撐螺栓套筒的處理效果，發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)擺度相比之前2次已大大降低，長時間運行后擺度值穩(wěn)定在178 μm左右，低于報警值225 μm。處理G2機組第3次啟動過程中振動/擺 度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 G2機組第3次啟動后振動/擺度監(jiān)測記錄表單位：μm

問題1的分析和處理結(jié)論：G2機組首次開機發(fā)現(xiàn)的擺度超標問題，通過現(xiàn)場安裝技術(shù)人員2次的檢查分析和處理，特別是在第1次處理之后問題沒有解決的情況下，現(xiàn)在安裝技術(shù)人員一時間陷入了困惑，期間花費了2 d時間，通過分析原始盤車數(shù)據(jù)和安裝圖紙均沒有找到出現(xiàn)該問題的原因，最后求助于主機制造廠提供下機架和下導(dǎo)軸承體的加工圖紙，通過對加工圖紙的分析，找到了下導(dǎo)擺度出現(xiàn)問題的疑點。第1次是從外觀直接發(fā)現(xiàn)的問題，第2次是從結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的問題，問題的根本原因是設(shè)備在主機制造廠內(nèi)制造過程中沒有嚴格按圖紙制造而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷?，F(xiàn)場對問題的處理過程符合常理，對下導(dǎo)擺度超標問題的分析正確，處理方法得當，處理效果令人滿意。

因G2機組是首臺啟動的機組，該問題的解決也為其他3臺機組提供了現(xiàn)成的經(jīng)驗，在其他3臺機組啟動前就提前把該問題進行了檢查和處理，因此其他3臺機組直接避免了該問題，節(jié)省了寶貴的調(diào)試工期。

2.2 問題2：G2機組在做機械過速試驗時的甩油問題

問題的發(fā)生：5月9日下午，M壩機組啟動試運行小組對G2機組進行了瓦溫試驗和調(diào)速器空載試驗，并于17:36開始進行過速試驗。因庫區(qū)水頭（24.7 m）低于額定發(fā)電水頭，導(dǎo)葉開至全開時轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速的146.7%，未能達到150%的機械過速值，過速時上導(dǎo)油盆蓋上的呼吸器和測溫電阻出線孔出現(xiàn)溢油現(xiàn)象，停機檢查發(fā)現(xiàn)定子鐵心和線棒上沾有少量油漬。

甩油處理：停機后安排人員對轉(zhuǎn)子和定子上面的油漬進行了清理，擦干了轉(zhuǎn)子內(nèi)部的油漬，用干凈的白布清理轉(zhuǎn)子間隙和定子上下線棒上的油漬，短時間內(nèi)將溢出的全部油漬清理干凈。

問題分析：現(xiàn)場安裝技術(shù)人員和廠家代表共同進行了分析，分析后共同認為廠家設(shè)計的上導(dǎo)油盆呼吸器比較矮，測溫電阻出線孔未設(shè)計任何封蓋裝置，機組過速時上導(dǎo)油盆中的油擾動較大，油位升高后從呼吸器和測溫電阻出線管中溢出。

解決措施：根據(jù)上述分析，現(xiàn)場采取加高呼吸器高度和測溫電阻出線管加裝密封蓋的辦法，并進行了驗證，此方法正確有效，并在其他機組上進行了同樣的改造，后續(xù)機組在做機械過速試驗時未再出現(xiàn)甩油問題。

圖3 上導(dǎo)油盆呼吸器加高處理

3 結(jié)語

水電站水輪發(fā)電機組啟動試運行是一項非常重要的工作，試運行過程中會遇到各種各樣的問題，有的是施工問題，有的是設(shè)備制造問題，還有的是設(shè)計問題，無論是什么問題，都需要現(xiàn)場試運行人員在機組試運行中仔細觀察，提前發(fā)現(xiàn)問題并認真思考、深入分析問題的原因及解決辦法，以避免發(fā)生事故，對提高水輪發(fā)電機組設(shè)備的安全運行和使用壽命有重要意義。