芭蕉河水電站4號(hào)機(jī)組上機(jī)架振動(dòng)大處理

江旭，朱劭辰，李紅

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌443000)

芭蕉河二級(jí)電站位于湖北省恩施州鶴峰縣內(nèi)，裝機(jī)容量為2臺(tái)16 MW。由湖北恩施水電設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，重慶水輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造。本次檢修的機(jī)組為該電站的4號(hào)機(jī)組，其流域編號(hào)為蕉4 G。

芭蕉河二級(jí)電站4 G水輪機(jī)型號(hào)為HLD-74-LJ-140，容量16 MW。機(jī)組特性為俯視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速428 r/min，額定水頭57 m。水輪機(jī)為混流式機(jī)組，立式金屬蝸殼。機(jī)組共16片活動(dòng)導(dǎo)葉，7個(gè)固定導(dǎo)葉，活動(dòng)導(dǎo)葉立面為剛性密封，端面為彈性橡膠織布密封；檢修密封為封閉式空氣圍帶，工作氣源壓力0.7 MPa；工作密封采用水壓橡膠活塞式密封，工作潤(rùn)滑水壓力0.2～0.3 MPa；水導(dǎo)軸承為分塊式油潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，烏金瓦，數(shù)量為6塊，設(shè)計(jì)單邊間隙為0.15～0.20 mm；發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF-8000-14/2860，為懸吊型水輪發(fā)電機(jī)，上機(jī)架為負(fù)荷機(jī)架。其上導(dǎo)軸承和推力軸承共用一個(gè)油槽，導(dǎo)軸承各有8塊烏金瓦，設(shè)計(jì)單邊間隙均為0.10～0.15 mm；8塊塑料推力瓦和8塊丁腈耐油橡膠板配合調(diào)整，同時(shí)要求每塊橡皮墊厚度差不大于0.05 mm，8套推力瓦與橡膠墊配合后的厚度差不大于0.05 mm[1]。

1機(jī)組前期檢修情況

1)2016年3月，對(duì)蕉4號(hào)機(jī)組進(jìn)行B級(jí)檢修，其主要項(xiàng)目為：水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉立面間隙的檢查、處理和調(diào)整，各部軸承軸瓦的檢查處理，機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心的調(diào)整，轉(zhuǎn)動(dòng)部件的水平檢查，機(jī)組軸線檢查，各部導(dǎo)軸承的間隙調(diào)整，各軸承油處理更換，各溫度傳感器的校核，發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)等。

2)2017年2月，對(duì)蕉4號(hào)機(jī)組進(jìn)行C級(jí)檢修主要項(xiàng)目為：三部軸承導(dǎo)瓦間隙檢查、各軸承油處理更換、制動(dòng)系統(tǒng)清洗、發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)、以及更換了部分的探頭；在對(duì)下導(dǎo)探頭進(jìn)行更換時(shí)發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)1、2、6、7、8號(hào)瓦背面的搭子松動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行處理后裝回原位。

3)2018年3月，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患后，分別對(duì)蕉4號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪、上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、迷宮環(huán)、法蘭結(jié)合螺栓、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)過(guò)流部件、勵(lì)磁系統(tǒng)等進(jìn)行了全面的檢查，發(fā)現(xiàn)各部軸承導(dǎo)瓦間隙明顯增大，隨即進(jìn)行了調(diào)整。

2機(jī)組修前數(shù)據(jù)測(cè)量

1)修前機(jī)組上機(jī)架振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

表1修前機(jī)組振動(dòng)值測(cè)量mm

綜合上述振動(dòng)測(cè)量值進(jìn)行了分析，確認(rèn)蕉4號(hào)機(jī)組水平振動(dòng)值超標(biāo)，依據(jù)：《立式水輪發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)規(guī)程》(DL/T 817-2014)，蕉4號(hào)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況不能滿足機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行要求,后續(xù)需對(duì)該機(jī)組進(jìn)行全面的檢查及調(diào)整[2]。

2)修前上導(dǎo)軸承和下導(dǎo)軸承瓦間隙測(cè)量數(shù)據(jù)見表2和表3。

表2修前機(jī)組上導(dǎo)瓦間隙值測(cè)量mm

表3修前機(jī)組下導(dǎo)瓦間隙值測(cè)量mm

從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，上導(dǎo)軸承瓦間隙和下導(dǎo)軸承瓦間隙的實(shí)測(cè)值均超過(guò)設(shè)計(jì)值，具體原因有待查找分析。

3)修前機(jī)組的擺度數(shù)據(jù)測(cè)量見表4。

表4修前機(jī)組擺度值測(cè)量

經(jīng)過(guò)盤車檢查，蕉4號(hào)機(jī)組修前軸線擺度如表4所示，按GB/T8564-2003表33的規(guī)范要求，即發(fā)電機(jī)軸相對(duì)擺度小于0.02 mm/m，水輪機(jī)軸相對(duì)擺度小于0.04 mm/m，機(jī)組修前擺度嚴(yán)重超標(biāo)，需要處理[3]。

3檢修過(guò)程中問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與處理

3.1下導(dǎo)軸承抗重螺栓出現(xiàn)了重大磨損[4]

抗重螺栓是導(dǎo)軸承的重要組成部分，螺栓一端和瓦架螺紋連接，另一端呈球面和導(dǎo)瓦背后搭子為點(diǎn)接觸，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)瓦承受著徑向力，然后通過(guò)抗重螺栓傳到瓦架，因此抗重螺栓球面磨損情況的好壞會(huì)對(duì)瓦間隙產(chǎn)生直接的影響。

圖1下導(dǎo)瓦抗重螺栓磨損情況

圖2下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖

本次檢修發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承抗重螺栓和下導(dǎo)軸承抗重螺栓的球面出現(xiàn)偏磨，球面變成不規(guī)則的平面，導(dǎo)致抗重螺栓和達(dá)子的接觸由點(diǎn)接觸變成面接觸，隨之帶來(lái)的隱患主要為以下兩個(gè)方面，一方面就是瓦間隙調(diào)整時(shí)，實(shí)際調(diào)整的雙面間隙和最終推出來(lái)的雙面間隙不相符，開機(jī)后瓦溫有高有低不均勻；另一方面就是點(diǎn)接觸有利于提高瓦的靈活性，面接觸讓瓦的靈活性變差，會(huì)導(dǎo)致燒瓦事故。

抗重螺栓材質(zhì)特殊無(wú)法人工進(jìn)行處理，鶴峰縣機(jī)械加工廠也無(wú)法進(jìn)行處理，電廠又沒(méi)有合格備品，所以此次檢修沒(méi)有做處理，建議廠家購(gòu)買合格備品及時(shí)更換。

3.2導(dǎo)瓦背后撐塊開裂

本次檢修發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承2號(hào)瓦和下導(dǎo)軸承7號(hào)瓦背后的撐塊出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，說(shuō)明機(jī)組修前在運(yùn)行過(guò)程中這兩塊瓦受到了極大的徑向力，同時(shí)這也是上導(dǎo)軸承瓦和下導(dǎo)軸承瓦間隙變大主要原因，后期機(jī)組回裝時(shí)已及時(shí)更換了備品。

圖3導(dǎo)瓦背后撐塊開裂情況

3.3推力軸承1號(hào)瓦底部限位孔和限位銷釘錯(cuò)位

蕉4號(hào)機(jī)組推力軸承有八塊推力瓦，每塊推力瓦底部有兩個(gè)銷釘孔，瓦對(duì)應(yīng)的推力軸承座上面有兩個(gè)銷釘，該銷釘?shù)闹饕饔檬菫榱朔乐雇屏ν咴跈C(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生徑向位移和旋轉(zhuǎn)方向的位移；在推力軸承檢查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)1號(hào)推力瓦一側(cè)往外發(fā)生了徑向位移，抽出該推力瓦，檢查發(fā)現(xiàn)靠大軸側(cè)的銷釘孔外緣出現(xiàn)了新的印記，仔細(xì)分析得出該印記是由于銷釘和銷釘孔的配合出現(xiàn)了錯(cuò)位導(dǎo)致的；由于銷釘所處的位置狹小，不拆解機(jī)組推力頭無(wú)法對(duì)銷釘進(jìn)行處理，本次檢修只是對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的銷釘孔進(jìn)行擴(kuò)孔處理。

圖51號(hào)推力瓦結(jié)構(gòu)示意圖

3.4下導(dǎo)抗重螺栓的螺母焊接點(diǎn)出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象

抗重螺栓的螺母通過(guò)熱套的方式打入瓦架里面，螺母一周點(diǎn)焊了三處，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求螺母一周應(yīng)該焊接一圈，主要是防止螺母發(fā)生旋轉(zhuǎn)和徑向位移；本次檢修發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)所有抗重螺栓的螺母焊接點(diǎn)出現(xiàn)脫焊，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查我們分析可能是由以下原因?qū)е碌模孩俾菽笡](méi)有裝到位置，和瓦架之間的配合存在間隙；②機(jī)組運(yùn)行期間瓦間隙突然變小，導(dǎo)致了抗重螺栓受到的徑向力變大，螺母往外發(fā)生位移；③瓦間隙調(diào)整的時(shí)候，過(guò)度的用力打擊抗重螺栓的鎖緊螺母導(dǎo)致抗重螺栓的螺母發(fā)生微量的旋轉(zhuǎn)；為此，我們對(duì)抗重螺栓螺母進(jìn)行了位置標(biāo)記，方便下次檢修檢查，同時(shí)將螺母一周焊接處理。

圖6下導(dǎo)抗重螺栓的螺母脫焊情況

圖7抗重螺栓結(jié)構(gòu)示意圖

4機(jī)組修后數(shù)據(jù)測(cè)量

在數(shù)據(jù)測(cè)量之前，我們將影響機(jī)組盤車數(shù)據(jù)和后期瓦間隙調(diào)整各種問(wèn)題都處理完畢，消除潛在隱患，然后我們開始了機(jī)組修后的數(shù)據(jù)測(cè)量調(diào)整。

1)修后機(jī)組的擺度數(shù)據(jù)調(diào)整見表5。

表5修后機(jī)組擺度值測(cè)量

2)修后上導(dǎo)軸承和下導(dǎo)軸承瓦間隙調(diào)整見表6和表7。

表6修后機(jī)組上導(dǎo)瓦間隙調(diào)整mm

表7修后機(jī)組下導(dǎo)瓦間隙調(diào)整mm

瓦間隙的調(diào)整值均按其設(shè)計(jì)間隙值和擺度值計(jì)算分配的，間隙調(diào)整完畢后我們對(duì)上導(dǎo)軸承瓦和下導(dǎo)軸承瓦進(jìn)行里雙面間隙的復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際推出來(lái)的雙面間隙值遠(yuǎn)大于我們理論調(diào)整值，考慮到機(jī)組抗重螺栓和瓦配和的的結(jié)構(gòu)不合理及球頭磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，瓦間隙我們沒(méi)有做二次調(diào)整處理。

3)開機(jī)后機(jī)組上機(jī)架振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量見表8。

表8修后機(jī)組振動(dòng)值測(cè)量

通過(guò)對(duì)比修前和修后數(shù)據(jù)得知：機(jī)組檢修前后上機(jī)架垂直方向上的振動(dòng)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，徑向方向上的振動(dòng)比修前變小。

4)開機(jī)后機(jī)組各部溫度情況。開機(jī)后，機(jī)組空轉(zhuǎn)半小時(shí)各部無(wú)異常，蕉4號(hào)機(jī)組于當(dāng)晚18點(diǎn)開始滿負(fù)荷運(yùn)行，具體溫度如表9所示，各部溫度正常[5]。

表9修后機(jī)組各部溫度測(cè)量

5結(jié)語(yǔ)

芭蕉河4號(hào)機(jī)組上機(jī)架修后振動(dòng)比修前發(fā)生了明顯好轉(zhuǎn)，檢修過(guò)后我們總結(jié)了影響機(jī)組上機(jī)架振動(dòng)變大的原因，一方面可能是由于機(jī)組擺度變大導(dǎo)致的，而擺度變大主要是由于機(jī)組上導(dǎo)軸承瓦和下導(dǎo)軸承瓦間隙突變導(dǎo)致的，兩部軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及設(shè)備材質(zhì)缺陷是引起瓦間隙突變的主要因素，因此要想徹底解決軸承瓦間隙突變問(wèn)題還需對(duì)軸承瓦結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改；另一方面可能是由于機(jī)組推力軸承1號(hào)瓦銷釘外串導(dǎo)致機(jī)組旋轉(zhuǎn)水平發(fā)生了變化導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)過(guò)大，所以建議下次檢修及時(shí)更換限位銷釘。