潘家口電廠3號機(jī)組振動問題的分析與處理

劉夫果

（國網(wǎng)新源控制有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

水輪發(fā)電機(jī)組是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，在運(yùn)轉(zhuǎn)中存在一定的振動。這是一種普遍存在的現(xiàn)象，不可能完全避免和消除，只要將振動限制在允許范圍內(nèi)，對機(jī)組本身及其工作并無大礙。但是經(jīng)常性的過大振動卻是十分有害。

潘家口蓄能電廠安裝了3臺單機(jī)容量為9萬kW可逆混流半傘式抽水蓄能機(jī)組。全部機(jī)電設(shè)備從國外引進(jìn)，發(fā)電/電動機(jī)、水泵/水輪機(jī)、變頻器、變壓器、發(fā)電機(jī)出口斷路器以及二次控制部分等生產(chǎn)廠家為ABB公司。3號機(jī)組自1992年11月投入商業(yè)運(yùn)行以來，雖然分別于1995年2月和2000年3月進(jìn)行了吊轉(zhuǎn)子大修，但機(jī)組存在著較大的振動，主要情況見表1。

表1 3號機(jī)組檢修前的振動擺度值

1 問題分析

水電機(jī)組振動產(chǎn)生的原因較多，主要有機(jī)械、水力和電氣3個方面。由于這3個因素往往相互影響，交織在一起，使水電機(jī)組的振動變得非常復(fù)雜。要想減小機(jī)組振動，首先要找出產(chǎn)生振動問題的主要原因，并根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的措施。

評價水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的振動參數(shù)有：振幅、頻率、相角、振型。我們可以根據(jù)試驗找出的這些振動參數(shù)（其中主要是振幅和頻率）與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系，從而初步確定振動的原因。

本機(jī)組為半傘式結(jié)構(gòu)，有上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)3部導(dǎo)軸承，下機(jī)架為承重機(jī)架，轉(zhuǎn)軸由水輪機(jī)軸、驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子中心體和上端軸構(gòu)成，機(jī)組軸系見圖1。

圖1 3號機(jī)軸系示意圖

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，所以在教學(xué)中筆者經(jīng)常以多媒體的形式，為學(xué)生播放與英語相關(guān)的內(nèi)容，其內(nèi)容形式多樣化，有英語流行歌曲MV形式，也有英語電影片斷，讓學(xué)生們在輕松的氣氛中學(xué)得一定的英語知識。高年級的學(xué)生由于距離工作崗位的時間越來越近，在教學(xué)的課間筆者還會給學(xué)生們播放英語國家日常交流或工作的情境對話，讓學(xué)生感知外國的文化氛圍。必要的時候筆者還鼓勵學(xué)生在課堂上演繹相關(guān)的對話情景，當(dāng)他們演繹完成后筆者會給予他們相應(yīng)的評價，也會對其中有問題的地方給予指點，這種形式既鍛煉了學(xué)生敢于表達(dá)自己的勇氣，也提高了他們的學(xué)習(xí)熱情。

3.防逃設(shè)施 山塘水庫魚鱉混養(yǎng)防逃設(shè)施包括泄洪渠攔魚柵、緩坡地帶的鐵網(wǎng)、水源渠的防逃設(shè)施等?？筛鶕?jù)水庫的地形地貌、水文情況等科學(xué)合理設(shè)置防鱉逃逸的設(shè)施。其中要考慮到最高水位時，防逃設(shè)施仍能起到作用。

綜上所述，學(xué)前教育的質(zhì)量會直接影響幼兒的健康成長。首先，由高校牽頭，吸納政府及相關(guān)幼兒服務(wù)單位以成立幼教協(xié)會，并由專人負(fù)責(zé)與政府、高校、用人單位的協(xié)同合作事宜。其次，嚴(yán)把學(xué)生質(zhì)量，應(yīng)招收有藝術(shù)加試合格證的學(xué)生入學(xué)，這是保障人才質(zhì)量的基石。最后，對入學(xué)后的學(xué)生要進(jìn)行職業(yè)認(rèn)同感及社會責(zé)任感的思政培訓(xùn)，讓學(xué)生牢記社會使命，肩負(fù)起學(xué)前教育事業(yè)健康發(fā)展的重任。

立式機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡，如果重心不在旋轉(zhuǎn)軸線上，機(jī)組運(yùn)行時，由于所產(chǎn)生離心力的作用就可能會使軸線彎成弧形而造成“弓形回旋”（如圖2所示）；如果重心在軸線上，可是其質(zhì)量分布在軸向上不均，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時，軸線兩側(cè)所受的離心力大小相等，方向相反，形成一個離心力偶從而就會出現(xiàn)“振擺”現(xiàn)象（如圖3所示）。兩者引起的振動隨轉(zhuǎn)速上升而加強(qiáng)，一般與轉(zhuǎn)速的平方呈線性關(guān)系。按理前者可用類似水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的靜平衡方法測量和處理，實際采用動平衡方法；后者不能用靜平衡方法測量和處理，必須采用動平衡方法，但一般在轉(zhuǎn)子直徑與鐵心長度之比不大于2.5~3.0的機(jī)組才會明顯表現(xiàn)，動平衡時需作兩端面試驗。

圖2 弓狀回旋

圖3 振擺

受力調(diào)整后進(jìn)行修后盤車。如果軸線不合格，則要進(jìn)行聯(lián)結(jié)面磨削或加墊處理。對法蘭，由于大機(jī)組一般不采用加墊處理，而磨削處理又操作困難，在一定范圍內(nèi)可采取改變各部法蘭連接螺栓的拉伸值進(jìn)行調(diào)整。本機(jī)組驅(qū)動軸與水輪機(jī)軸連接螺栓的伸長值、轉(zhuǎn)子連接螺栓伸長值、加軸螺栓拉伸值見表5、表 6 和表 7。

由表3可知，交通便利度、服務(wù)半徑和能力、電能質(zhì)量和用電量這3個指標(biāo)的權(quán)重較大，土地資源利用所占權(quán)重最小，這與物流企業(yè)配送中心選址和ELV充電站選址所考慮的實際原則相一致。

導(dǎo)軸承是用于承受機(jī)組轉(zhuǎn)動部分徑向不平衡力，使機(jī)組的軸線能在規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其約束力與間隙大小有關(guān)。導(dǎo)軸瓦與軸頸的間隙過大，油膜厚，摩擦小，瓦溫低，但約束力小，軸運(yùn)行擺度就可能大。從表1可以看出，下導(dǎo)處軸的擺度大，而下機(jī)架的水平振動卻較小，實測下導(dǎo)間隙總間隙達(dá)1.1 mm，數(shù)值較大，應(yīng)調(diào)小一點。

表2 修前推力瓦受力 單位：mm

表3 修前X方向盤車數(shù)據(jù) 單位：0.01 mm

檢查軸線必須進(jìn)行盤車。修前盤車在各部導(dǎo)軸承瓦已經(jīng)拆除完畢，推力軸承受力已經(jīng)測量完畢，空氣間隙和迷宮間隙已經(jīng)測量完成并且確保無阻礙機(jī)組旋轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行。有關(guān)測量數(shù)據(jù)見表2和表3。從表3中數(shù)據(jù)可以看出，上導(dǎo)的相對擺度已經(jīng)超出國家標(biāo)準(zhǔn)近兩倍，必須進(jìn)行軸線調(diào)整。

由表1中的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，機(jī)組運(yùn)行時，轉(zhuǎn)軸在上導(dǎo)、下導(dǎo)處的運(yùn)行擺度（徑向振動）較大，并有隨轉(zhuǎn)速增加而增大的趨勢，因此可初步斷定，此臺機(jī)組振動主要由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡或者軸線不正引起的。

2 處理方法

根據(jù)以上分析，必須重新調(diào)整軸線。機(jī)組回裝完成后（各部導(dǎo)軸承未裝），先重新調(diào)整推力瓦受力，具體過程：①將百分表安裝在抗重螺栓下部測量孔內(nèi)，百分表小針壓進(jìn)2~3 mm，大針指向零位；②用0~36 MPa的試壓泵從135 m高程的風(fēng)閘排污管打壓，高壓油泵打壓10.0 MPa轉(zhuǎn)子開始上升，15.0 MPa高壓油泵停止，轉(zhuǎn)子頂起1.47 mm ；③將百分表調(diào)零，釋放高壓油泵壓力使轉(zhuǎn)子落在推力軸承上，各百分表讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)，檢查各數(shù)據(jù)的偏差情況；④根據(jù)百分表讀數(shù)的偏差情況，擰動抗重螺栓來調(diào)整；⑤重復(fù)以上過程直至各百分表的讀數(shù)基本一致或相差不多。最終得到的推力瓦受力數(shù)據(jù)見表4。

表4 修后盤車前推力瓦受力 單位：mm

轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡總是客觀存在的，只是嚴(yán)重程度和對軸的振動影響大小不同而已。軸線不正本身是產(chǎn)生軸擺度的因素之一，并會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，進(jìn)一步加劇軸的運(yùn)行擺度，因此一般應(yīng)先檢查機(jī)組軸線是否存在缺陷。

關(guān)于代表性傳承人，以《黑龍江省非物質(zhì)文化遺產(chǎn)條例》為例，該條例規(guī)定代表性傳承人應(yīng)當(dāng)符合下列條件：（一）熟練掌握其傳承的代表性項目；（二）在特定領(lǐng)域內(nèi)具有代表性，并在一定區(qū)域內(nèi)具有較大影響；（三）積極開展傳承活動，培養(yǎng)傳承人才。僅從事非物質(zhì)文化遺產(chǎn)資料收集、整理、研究的人員以及不直接從事代表性項目傳承活動的其他人員，不得被認(rèn)定為代表性傳承人。該條例還規(guī)定了代表性傳承人的權(quán)利和義務(wù)。

表5 驅(qū)動軸與水輪機(jī)軸連接螺栓的伸長值

表6 轉(zhuǎn)子法蘭螺栓安裝拉伸值單位：mm

表7 發(fā)電機(jī)加軸螺栓拉伸值單位：mm

從上述幾個表中的數(shù)據(jù)可以清楚的看出，調(diào)整軸線只需要改變拉伸螺栓的拉伸力和加熱螺栓的溫度進(jìn)而改變各自的伸長值（在要求范圍內(nèi)）就可以很容易的得到一條合格的軸線。經(jīng)過多次的調(diào)整，最終得到的盤車數(shù)據(jù)如表8所示。

表8 3號機(jī)組盤車記錄 (X方向) 單位：0.01mm

很顯然，經(jīng)處理后上導(dǎo)、法蘭，以及水導(dǎo)等各部分的相對擺度基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)，軸線調(diào)整的比較理想。按照各部導(dǎo)軸承處的擺度值合理的分配了瓦間隙進(jìn)行回裝導(dǎo)軸承。

試運(yùn)行時頂蓋、上機(jī)架以及各部導(dǎo)軸承的振動和擺動值見表9和表10。與修前比較，機(jī)組的振動情況有了很大的好轉(zhuǎn)，說明本次軸線調(diào)整結(jié)果有效。

表9 3機(jī)組修后發(fā)電工況振動擺動記錄表

表10 3機(jī)組修后抽水工況振動擺動記錄表

3 結(jié)論與建議

（1）3號機(jī)組振動之所以較大，與軸線不正有很大關(guān)系，所以機(jī)組檢修時，檢查和調(diào)整機(jī)組軸線是非常有必要的。

（2）根據(jù)修后機(jī)組的運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組甩負(fù)荷試驗過速時振動很大，可能是轉(zhuǎn)子不平衡等因素引起的，建議在以后的檢修中，要進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡。