三板溪電廠3號機組下導(dǎo)瓦溫偏高原因分析及處理

王 偉，姚思宇

（五凌電力有限公司三板溪電廠，貴州 黔東556700）

1 概述

三板溪電站位于沅水干流上游清水江河段，地處貴州省錦屏縣境內(nèi)，下游距錦屏縣城25 km。工程以發(fā)電為主，兼有防洪等綜合效益。電站安裝4臺25萬kW混流式機組，總裝機容量100萬kW，設(shè)計多年平均發(fā)電量24.28億kW·h。壩址控制流域面積11 051 km2，水庫有效庫容26.16億m3，水庫總庫容40.94億m3。三板溪水電廠是沅水干流唯一具有多年調(diào)節(jié)性能的龍頭電站，調(diào)蓄作用及流域梯級補償效益顯著，電廠選用哈爾濱電機廠生產(chǎn)的立式水輪發(fā)電機組，型號為HLA855-LJ-505。

2 故障情況

2018年4月27日，三板溪3號機組C級檢修后第一次開機并網(wǎng)帶負荷，連續(xù)運行后發(fā)現(xiàn)，在同等負荷下，3號機下導(dǎo)瓦溫整體相對于1、2號機組偏高6～7℃左右。同一時間段具體數(shù)值如表1所示。

3 原因分析

2017年3號機組A級檢修中因檢修時間受限未對3號機組采用組合盤車方式進行盤車，故在2018年C級檢修中按1、2號機組A級檢修組合盤車方式（抱上導(dǎo)、下導(dǎo)單盤水導(dǎo)）對3號機組進行盤車，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

三板溪電廠水輪發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速為166.7 r/min，根據(jù)GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》標準的規(guī)定，發(fā)電機軸上、下軸承處軸頸及法蘭，相對擺度應(yīng)該不大于0.03 mm/m，水輪機軸導(dǎo)軸承處軸頸相對擺度應(yīng)該不大于0.05 mm/m。

表1 3號機組下導(dǎo)瓦溫在同等工況下與1、2號機組瓦溫數(shù)據(jù)對比 單位℃

表2 3號機組盤車絕對擺度值（檢修后抱上導(dǎo)、下導(dǎo)）單位0.01 mm

相對擺度就是凈全擺度（mm）與測量部位至限位軸承距離（m）之比值。三板溪電廠上導(dǎo)至鏡板的距離為5.29 m，下導(dǎo)至鏡板的距離為1.935 m，主軸法蘭至鏡板的距離為3.805 m，水導(dǎo)至鏡板的距離為6.68 m。由此可以算出在抱上導(dǎo)、下導(dǎo)單盤水導(dǎo)這種盤車方式下，各部位各盤車點的相對擺度，顯然是符合GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》標準的規(guī)定。

以水導(dǎo)設(shè)計瓦半徑值875 mm做標準軸承圓，分析盤車數(shù)據(jù)水導(dǎo)處最大擺度出現(xiàn)在6號與7號點之間且偏向7號點，且此處的值為正值。參考水導(dǎo)處的凈全擺度（最大值12）以0.12 mm為直徑做機組實際中心的軌跡圓，由于此時的絕對擺度為正值，因此間隙圓的圓心應(yīng)在最大擺度值的對稱位置，以此為圓心，設(shè)計半徑值加上此處設(shè)計的瓦間隙值（875+0.20）mm做間隙圓，將實際瓦的位置對應(yīng)到相同的坐標系內(nèi)，測量瓦中心線與2個圓之間的距離即可得到瓦間隙。

圖1 1號瓦處間隙示意圖

三板溪電廠上導(dǎo)單邊設(shè)計間隙：0.15～0.20 mm、下導(dǎo)單邊設(shè)計間隙：0.15～0.20 mm、水導(dǎo)單邊設(shè)計間隙：0.18～0.22 mm。據(jù)此對上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)間隙分配見表3。3號機組在2017年A級檢修、2018年C級檢修采用2種盤車方式放置瓦間隙，運行一段時間后，在同一工況下振動、擺度、瓦溫數(shù)據(jù)如表4、表5所示。

表3 機組導(dǎo)軸承間隙分配表（時間：2018.4.17）單位：mm

表4 振動擺度數(shù)據(jù)對比 單位：μm

表5 瓦溫數(shù)據(jù)對比 單位：℃

從上述瓦間隙分配、振動、擺度、瓦溫數(shù)據(jù)分析可知：因3號機組檢修后上導(dǎo)雙邊間隙由0.44 mm減小至0.38 mm，下導(dǎo)雙邊間隙由0.46 mm減小至0.40 mm，水導(dǎo)雙邊間隙由0.44 mm減小至0.40 mm，造成機組振動、擺度數(shù)據(jù)較檢修前有一定程度的減小，而上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦溫則均有不同程度的上升，這是符合客觀實際情況的。

經(jīng)現(xiàn)場檢查下導(dǎo)軸承冷卻水量、下導(dǎo)油位、下導(dǎo)測溫元件檢查均無明顯異常，下導(dǎo)軸承瓦溫較其他機組偏高7～8℃，初步判斷為3號機組軸線不理想，水輪機軸偏向6號與7號點之間且偏向7號點（對應(yīng)下導(dǎo)瓦11號、水導(dǎo)瓦6號），造成下導(dǎo)瓦11號、水導(dǎo)瓦6號較其他瓦溫偏高。由于機組軸線不正和轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均勻等原因，導(dǎo)致整個機組的機械不平衡力和電磁不平衡力大量作用在下導(dǎo)軸瓦上，引起下導(dǎo)瓦與大軸摩擦力增大，下導(dǎo)瓦溫整體偏高。

4 處理過程

三板溪電廠在2019年3號機組B級檢修中對機組軸線進行測量，采用抱緊下導(dǎo)和水導(dǎo)瓦組合盤車方式，檢查上導(dǎo)相對擺度，上導(dǎo)和下導(dǎo)絕對擺度數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 3號機組盤車絕對擺度值（檢修前抱下導(dǎo)、水導(dǎo)）單位：0.01 mm

采用抱緊下導(dǎo)和上導(dǎo)瓦組合盤車方式，檢查水導(dǎo)相對擺度，下導(dǎo)和水導(dǎo)絕對擺度數(shù)據(jù)如下表7所示。

表7 3號機組盤車絕對擺度值（檢修前抱上導(dǎo)、下導(dǎo)）單位：0.01 mm

由盤車數(shù)據(jù)可以計算出，3號機組上端軸上導(dǎo)相對擺度為0.037 8 mm/m，3號機組水導(dǎo)相對擺度為0.017 9 mm/m。上導(dǎo)相對擺度超出GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》標準規(guī)定的0.03 mm/m，在檢修中對3號機組上端軸線進行加墊優(yōu)化調(diào)整，加墊理論如圖2所示。

設(shè)δ為上導(dǎo)軸承最大凈擺度；L為頂軸法蘭面到上導(dǎo)打表測點位置距離，L=2 000 mm；D為法蘭直徑，D=1 660 mm；Δh為加墊厚度。據(jù)加墊厚度計算公式得出加墊大小和方位，如圖3所示。

測點位置與上端軸連接螺栓的對應(yīng)位置如圖3所示：在15號與16號螺栓之間加0.08 mm紫銅墊，15號與14號螺栓加0.05 mm紫銅墊，14號與13號螺栓之間加0.03 mm紫銅墊，16號與17號螺栓之間加0.05 mm紫銅墊，17號與18號螺栓之間加0.05 mm紫銅墊，18號與1號螺栓之間加0.03 mm紫銅墊。寬度選擇將兩顆螺栓之間間隙填滿，加墊之前確保頂軸法蘭面之間保持光潔。

圖2 加墊理論圖

圖3 加墊大小和方位示意圖

加墊后對機組進行抱下導(dǎo)、水導(dǎo)組合盤車，檢查上導(dǎo)相對擺度。抱下導(dǎo)、上導(dǎo)組合盤車，檢查水導(dǎo)相對擺度。上導(dǎo)相對擺度由加墊前0.037 8 mm/m降低為0.013 mm/m，水導(dǎo)相對擺度由0.017 9 mm/m降低為0.009 mm/m，機組軸線垂直度得到明顯改善。

5 結(jié)論

圖4、圖5為檢修前后3號機組下導(dǎo)瓦溫運行曲線圖。

如圖4、圖5所示：同等工況和運行時間下，3號機下導(dǎo)檢修前運行時穩(wěn)定平均瓦溫為59.5℃，最高瓦溫為62.3℃；B級檢修后，下導(dǎo)穩(wěn)定運行時平均瓦溫為56.2℃，最高瓦溫為57.3℃。下導(dǎo)瓦間隙雙邊間隙增加0.02 mm及對上端軸法蘭加墊處理后，下導(dǎo)平均瓦溫下降3.3℃，并徹底消除了3號機11號下導(dǎo)瓦瓦溫高的頑固缺陷。

圖4 3號機檢修前下導(dǎo)瓦溫運行曲線圖

圖5 3號機檢修后下導(dǎo)瓦溫運行曲線圖