动平衡方法处理水电机组振动故障实例

表 7 第 2 次加重后 VT60 测得的机组振动数据
工况
转频峰峰值/μm
相位角 (°)
上机架水平 上导摆度 上机架水平 上导摆度
振动 - Y
-Y
振动 - Y
-Y
500 r/ min
7. 0
110. 0
274
277
100 %U e
8. 0
91. 0
92
150
表 8 第 2 次加重后 DAQ系统测得的机组摆度数据
通频峰峰值/μm
转频峰峰值/μm
工况 上导摆 下导摆 水导摆 上导摆 下导摆 水导摆
度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y
500 r/ min 133. 7 96. 0 58. 5 110. 8 88. 4 43. 3
100 %Ue 96. 5 54. 5
53. 1
81. 6 47. 4 36. 2
1 稳定性试验
为了全面了解引起机组振动的根本原因 ,首先 对 3 号机组进行了一次稳定性试验 ,对机组上导 、下 导及水导摆度和上 、下机架振动进行了全面测试 。 采用 2 套试验仪器 :一套是丹麦 B & K 公司生产的 V T60 便携式振动测试仪 ,该测试仪配有一个光电 键相传感器和一个超低频加速度传感器 ,主要用于 动平衡试验 ;另一套采用美国 DAQ 公司生产的高 速数据采集仪的水轮机综合试验系统 ,该系统配有 广州精信公司生产的电涡流位移传感器及 B & K 公司生产的 4370 型超低频加速度传感器 ,主要用于 稳定性试验 。
11. 8 MW 215. 7 32. 1 49. 6 198. 7 12. 6 20. 6
表 6 第 1 次加重后 DAQ系统测得的机组振动数据
通频峰峰值/μm
转频峰峰值/μm
工况 上机架 上机架 下机架 上机架 上机架 下机架 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动
-Y
+X
调整还存在问题 ,在运行一段时间后 ,大轴旋转中心 与机组理想中心出现偏差变大的现象 ,所以在加励 磁后 ,发电机转子逐渐偏向空气间隙小的一边运行 , 从而导致转子两对侧磁拉力不平衡 ,使转子受到单 边电磁拉力的影响 。此外 ,变转速试验结果也说明 转子存在一定的质量不平衡 。由于机组目前没有检
修处理缺陷的机会 ,为了确保机组安全运行 ,汛期多 发电 ,决定进行现场平衡处理 ,以减少质量不平衡及 磁拉力不平衡的影响[324 ] 。
关键词 : 水轮发电机 ; 振动 ; 电磁力 ; 动平衡 ; 影响系数法
中图分类号 : TM312
0 引言
潭岭水电厂位于广东省连州市星子镇 ,共装有 3 台由哈尔滨电机厂生产的冲击式水轮发电机组 , 水轮 机 型 号 为 QJ2L2170/ 2 ×15 , 发 电 机 型 号 为 TS286/ 115212 , 机 组 额 定 水 头 458 m , 额 定 转 速 500 r/ min , 额 定 出 力 12. 5 MW 。3 号 机 组 于 1970 年投产发电 , 2004 年完成了最近一次大修工 作 ,2005 开始 ,运行人员巡检发现机组上机架水平 振动逐渐增大 ,到 8 月份巡检发现机组上机架的水 平振动已达到 80μm 以上 ,严重超标运行 。因此对 3 号机组的振动情况进行了全面测试 ,并对故障原 因进行了分析和处理 。
8. 7
7. 6
500 r/ min 31. 1 25. 0 16. 9 26. 3 22. 4 11. 8
50 %Ue 45. 9 36. 5
21. 5
41. 3 34. 8 15. 3
100 %Ue 75. 0 62. 9
31. 3
67. 4 60. 3 22. 7
11. 8 MW 76. 5 68. 5 34. 2 68. 7 63. 7 23. 2
首先进行升转速试验 ,手动开机至 40 % ,60 % , 80 % ,100 %额定转速 ,每一转速稳定 5 min ,记录机 组各部位振动摆度的波形 ,然后进行加励磁试验 ,加 励磁使机组出口电压升至 50 %Ue ,100 %Ue ,每一工
况稳定 5 min ,记录机组各部位振动摆度的波形 ,最 后机组带 11. 5 MW 的负荷 ,稳定后记录机组各部 位振动摆度的波形[122 ] 。
400 r/ min 135. 1 24. 5 45. 6 116. 3 11. 6 27. 0
500 r/ min 158. 0 23. 7 41. 0 145. 3 11. 6 22. 5
50 %Ue 166. 6 61. 7
42. 3 154. 0 56. 4 28. 4
100 %Ue 187. 7 140. 2
75. 0
67
表 2 DAQ系统测得的机组摆度数据
通频峰峰值/μm
转频峰峰值/μm
工况 上导摆 下导摆 水导摆 上导摆 下导摆 水导摆
度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y
200 r/ min 68. 8 45. 3 55. 3 45. 5 33. 4 37. 4
300 r/ min 83. 3 24. 5 48. 8 55. 6 15. 6 30. 5
63
表 5 第 1 次加重后 DAQ系统测得的机组摆度数据
通频峰峰值/μm
转频峰峰值/μm
工况 上导摆 下导摆 水导摆 上导摆 下导摆 水导摆
度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y 度- Y
500 r/ min 193. 1 86. 6 52. 4 176. 7 76. 3 34. 8
100 %Ue 197. 6 32. 5 38. 6 181. 6 21. 2 19. 5
-Y
-Y
+X
-Y
50 r/ min 18. 4 18. 2
9. 5
14. 8 13. 7 4. 9
100 %Ue 40. 0 38. 6 17. 8 11. 8 MW 50. 4 49. 2 19. 6
34. 6 30. 8 11. 8 38. 3 36. 0 11. 9
通过对试配重后的结果分析 ,第 2 次在试加重 的位置逆时针转 103°,即对应相位角为 128°的发电 机风扇叶片上又焊上一块质量为 2. 0 kg 的铁块 。 第 2 次加配重后 ,机组振动摆度又大幅度下降 ,在空 载时 上 机 架 水 平 振 动 降 为 8 μm , 上 导 摆 度 降 为 91μm 。配重取得了理想的效果 。表 7 为 V T60 测 得的数据 ,表 8 、表 9 为 DAQ 测试系统的数据 。
-Y
+X
-Y
500 r/ min 8. 9
9. 0
6. 0
7. 0
6. 9
3. 5
100 %Ue 9. 5
9. 1 13. 6
11. 8 MW 17. 9 16. 4 16. 4
6. 9
6. 3
8. 6
9. 8
9. 3
9. 0
4 结语
潭岭水电厂 3 号机组的振动 ,是由于机组大修 后轴线不理想而导致发电机转子受到单边电磁拉力 的影响所致 ,通过现场动平衡的方法 ,有效地平衡了 转子的质量不平衡及单边电磁拉力的影响 ,平衡后 机组的振动摆度均大幅下降 ,上机架水平振动更是 降到了 10 μm 左右 。根据电厂的反馈 , 机组运行 1 年多来 ,振动摆度均维持在这一水平 ,运行非常稳 定。
转频峰峰值/μm
工况 上机架 上机架 下机架 上机架 上机架 下机架 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动 水平振动
-Y
+X
-Y
-Y
+X
-Y
200 r/ min 2. 3
2. 7
4. 3
0. 7
0. 6
2. 7
300 r/ min 8. 5
7. 0
7. 4
4. 4
4. 2
5. 0
400 r/ min 14. 8 11. 3 11. 8 10. 5
3 动平衡试验
根据现场实际情况 ,动平衡采用常规的幅相影 响系数法[5] 。首先在发电机转子上部对应轴号为 4 的风扇叶片处焊一块质量为 3. 25 kg 的铁块 ,相位 角为 25°。第 1 次加重后 ,开机测得机组上机架水平 振动在空转及空载工况下均下降了一半 ,上导摆度 没有明显变化 。表 4 为 V T60 测得的数据 , 表 5 、 表 6 为DAQ 测试系统的数据 。
2) 机组的上机架及下机架水平振动均随着转速 及励磁电流的增加而逐渐增大 ,其中上机架水平振 动随励磁电流的增加迅速增大 , 从空转时的 31. 1μm增大到空载时的 75. 0 μm ,增大了 1 倍以 上 。机组上 、下机架水平振动在各种工况下也以转
频为主 , 同样 , 转频分量所占的比例基本上都在 50 %以上 ,上机架水平振动在加励磁后转频分量也 占到 90 %以上 。
第 31 卷 第 1 2007 年 2 月 20
期 日
Vol. 31 No. 1
Feb. 20 , 2007
61
动平衡方法处理水电机组振动故障实例
姚 泽 , 黄青松
(广东电网公司电力科学研究院 , 广东省广州市 510600)
摘要 : 潭岭水电厂 3 号机组在大修结束 1 年后出现了机组上机架水平振动逐渐增大的现象 ,试验 发现 ,主要是由于轴线不理想而导致大轴受到单边电磁拉力的影响所致 。为保证机组的安全运行 , 采取动平衡加配重的方法来平衡磁拉力的影响 ,以降低振动 。结果表明 ,通过现场动平衡试验 ,有 效地解决了机组上机架水平振动大的问题 。
3) 从数据可以看出 ,机组带 11. 5 MW 的负荷 时振动摆度与空载时基本相同 ,因此水力因素对本 机组振动的影响不明显 。