300mw機(jī)組的變負(fù)荷試驗(yàn)及診斷

300mw機(jī)組的變負(fù)荷試驗(yàn)及診斷

0機(jī)組的動(dòng)平衡特性根據(jù)水管站的振動(dòng)原因，總結(jié)了三種類型：流量、機(jī)械和電氣。對機(jī)組的影響往往是這幾種因素疊加和共同作用，并且相互制約、相互影響。實(shí)踐證明，水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)大多數(shù)是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡造成，在運(yùn)行中極易發(fā)生因轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均而產(chǎn)生的較大不平衡力，這種不平衡力的主要特征是：(1)機(jī)組在空轉(zhuǎn)（空載、無勵(lì)磁）的工況下，大軸擺度很大，機(jī)架等部位的振動(dòng)大；(2)振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速增加而增大；(3)振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻。處理上述轉(zhuǎn)子不平衡一般采用動(dòng)平衡方法。動(dòng)平衡的基本原理是利用轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所引起的振動(dòng)現(xiàn)象找出不平衡質(zhì)量的位置和大小，再利用加重或減重的方法加以消除。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量的萬分之一作為機(jī)組動(dòng)平衡試驗(yàn)的試加質(zhì)量。本文采用北京奧技異電氣技術(shù)研究所開發(fā)的水輪發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)測系統(tǒng)，它通過對機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，采集、轉(zhuǎn)換、分析處理反映機(jī)組狀態(tài)的需要信息，并能提供機(jī)組狀態(tài)分析、故障診斷功能。動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)利用系統(tǒng)集成的算法確定不平衡方位進(jìn)行配重，配重后分析機(jī)組振動(dòng)、擺度，校核配重效果，直至達(dá)到理想狀況。1重量前測試1.1機(jī)組下導(dǎo)軸承擺度某水電站3號機(jī)為混流式機(jī)組，裝機(jī)容量31.25MW，額定轉(zhuǎn)速為375r/min，增容改造完成后，機(jī)組下導(dǎo)軸承擺度偏大，上導(dǎo)、水導(dǎo)軸承瓦溫偏高，但尚能安全運(yùn)行。盤車結(jié)果顯示，下導(dǎo)軸領(lǐng)存在偏心，位置在7、8軸號之間，下導(dǎo)軸承有一個(gè)抗磨塊（鉻鋼墊）曾經(jīng)開裂過。1.2測點(diǎn)布置動(dòng)平衡試驗(yàn)前對狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行測點(diǎn)布置（X、Y方向是廠房坐標(biāo)的方向），布置如下：(1)擺度測點(diǎn)布置方向?yàn)樯蠈?dǎo)擺度+X、+Y，下導(dǎo)擺度+X、+Y，水導(dǎo)擺度+X、+Y；(2)振動(dòng)測點(diǎn)布置方向?yàn)樯蠙C(jī)架水平振動(dòng)+X、+Y，下機(jī)架水平振動(dòng)+X、+Y，頂蓋水平振動(dòng)+X、+Y；(3)鍵相測點(diǎn)；(4)工況參數(shù)測點(diǎn)主要有有功功率、勵(lì)磁電流、導(dǎo)葉開度。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1試驗(yàn)結(jié)果配重前對機(jī)組進(jìn)行空轉(zhuǎn)、變轉(zhuǎn)速、變勵(lì)磁、變負(fù)荷等試驗(yàn)，通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采集到的振動(dòng)、擺度測量結(jié)果見圖1～4。2.1.1變量旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)不同轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組振動(dòng)、擺度隨轉(zhuǎn)速的變化見圖1。通過圖1看出，機(jī)組振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的增加呈增大的趨勢。2.1.2變磁電流試驗(yàn)不同勵(lì)磁電流時(shí)機(jī)組的振動(dòng)、擺度的變化見圖2。由圖2可看出，機(jī)組1倍頻振動(dòng)僅隨勵(lì)磁電流的增加而略有變化。2.1.3負(fù)荷對下應(yīng)對方式的影響圖3為變負(fù)荷過程機(jī)組隨負(fù)荷變化的趨勢圖，由圖3可看出，機(jī)組1倍頻振動(dòng)不隨負(fù)荷的增加而增大。圖4為下機(jī)架X向水平振動(dòng)瀑布圖，可看出主要以2倍頻為主，1倍頻次之，同時(shí)有微弱的3倍頻成分。其他部位振動(dòng)瀑布圖中振動(dòng)頻率成分與之類似?？梢钥闯?，還有一些其他機(jī)械因素在起作用。2.2機(jī)械因素的影響由圖1～3可看出，機(jī)組振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的增加而增大，機(jī)組振動(dòng)主要由機(jī)械因素引起，不平衡磁拉力、不平衡水力對機(jī)組振動(dòng)的影響可忽略不計(jì)；由圖4分析，機(jī)組振動(dòng)中包含有多倍頻成分，這種現(xiàn)象表明機(jī)械因素可能包含多種；相對而言，下導(dǎo)擺度和振動(dòng)偏大，上導(dǎo)、水導(dǎo)的振動(dòng)情況大致正常，因此，對機(jī)組的振動(dòng)影響因素是局部的，主要影響下導(dǎo)和下機(jī)架振動(dòng)，對上導(dǎo)擺度和上機(jī)架振動(dòng)的影響相對比較小，由此推斷缺陷部位可能位于下部；機(jī)組軸線本身良好，上機(jī)架水平振動(dòng)不大，由此推測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也不存在偏心情況，軸領(lǐng)偏心可以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)偏心，并產(chǎn)生不平衡力，測試結(jié)果顯示，不平衡力的方位也正好與下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心的方位相同，因此可斷定局部因素是下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心，3號機(jī)的振動(dòng)問題主要是由下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心所引起。3配重方位和振動(dòng)方面根據(jù)機(jī)組振動(dòng)特征，采用配重方法進(jìn)行處理。由于產(chǎn)生問題的根源是下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心，而且試驗(yàn)結(jié)果表明，不平衡力的方向與下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心的方向一致，因此，處理原則是改變下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心與下導(dǎo)軸承的相對位置，以減小或消除偏心帶來的不利影響。具體方法是通過配重來調(diào)整軸線形態(tài)，改變不平衡力的方向，消除下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心，從而改善上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦溫及機(jī)組各部位振動(dòng)、擺度指標(biāo)。此次配重考慮到機(jī)組振動(dòng)偏大的部位是下導(dǎo)及下機(jī)架，且初步分析原因主要是由下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心引起，因此，配重方位以下導(dǎo)擺度方位為主，同時(shí)參考上導(dǎo)擺度方位，具體配重時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。其中，配重方位是以鍵相的位置為基準(zhǔn)，配重角度為鍵相方位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度。配重方位由狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出來。配重試驗(yàn)共進(jìn)行了4次，第1、2次配重后上機(jī)架、下機(jī)架振動(dòng)，下導(dǎo)擺度明顯下降，而上導(dǎo)、水導(dǎo)擺度分別有不同程度的上升，配重效果對于下機(jī)架、下導(dǎo)部位比較明顯，同時(shí)第2次配重方位比第1次向順時(shí)針方向偏移20°；第3次配重后上、下機(jī)架振動(dòng)，上導(dǎo)、水導(dǎo)擺度值均有上升，其中水導(dǎo)擺度有所增大，而下導(dǎo)擺度略有下降，但不平衡方位發(fā)生了比較大的變化，配重方位比第2次向順時(shí)針方向偏移10°；第4次配重方位比第2次向順時(shí)針方向偏移80°，配重后各部位擺度、振動(dòng)明顯下降，均達(dá)到理想的數(shù)值，配重效果良好，達(dá)到了預(yù)期的目的。此次根據(jù)機(jī)組實(shí)際振源部位在下導(dǎo)處，同時(shí)參考配重效果，前3次在轉(zhuǎn)子下端面配重，第4次考慮到上機(jī)架振動(dòng)、上導(dǎo)擺度加大，在配重時(shí)選擇在轉(zhuǎn)子上端面配重。各次配重方位如圖5所示。配重后的振動(dòng)、擺度變負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果見圖6，配重前后的瓦溫變化見圖7。從圖6、7中的數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)過4次配重，機(jī)組振動(dòng)、擺度以及各導(dǎo)軸承瓦溫值比配重前明顯減小，同時(shí)也證明配重前對下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心的判斷是正確的。4對振動(dòng)的影響(1）推力軸承可能存在不水平情況。配重雖然改善了機(jī)組振動(dòng)水平，但上導(dǎo)擺度等的軸心軌跡圖仍然不規(guī)矩，且仍然保持原來的基本形狀（略成半圓形）。這說明，推力軸承的不水平情況依然存在，并對轉(zhuǎn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。(2）其他機(jī)械因素的影響隨振動(dòng)的減小而減小。當(dāng)通過配重使機(jī)組的振動(dòng)、擺度降低后，各種多倍頻幅值也相應(yīng)減小。這表明，產(chǎn)生多倍頻的因素（缺陷）雖然存在，但影響減小了，可不予考慮。(3）更加關(guān)注下機(jī)架水平振動(dòng)。下機(jī)架（承重機(jī)架）徑向剛度至少是上機(jī)架的5倍。因此，下機(jī)架水平振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)控制在上機(jī)架標(biāo)準(zhǔn)的1/3～1/5以下，不能用同樣的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)上、下機(jī)架的振動(dòng)幅值。(4）水平振動(dòng)比擺度更重要。決定機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性水平的主要是機(jī)架的水平振動(dòng)，擺度只能作為參考。當(dāng)水平振動(dòng)幅值減小后，導(dǎo)軸承承受的徑向力就相應(yīng)減小，瓦溫也會相應(yīng)降低。這是試驗(yàn)結(jié)果證明了的。同時(shí)，在下導(dǎo)軸領(lǐng)偏心或存在其他不確定因素的情況下，各導(dǎo)軸承的間隙可考慮取較