天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机运行工况分析.docxVIP

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机运行工况分析 一、 联合行 天兆平污水蓄能站的水泵类型为单级混流畸变，最大斗量为300w，最大定额为500w。参考图。1.描述工艺和设备的一般结构。 1.1 旋转叶片直径 水泵水轮机由挪威KVAERNER公司制造,转轮直径D1=4030mm,转轮叶片数9,活动导叶/固定导叶26/26。水导轴承为稀油润滑筒型瓦,设计间隙(单侧)为0.259～0.315mm。 1.2 机组运行确定 一号机自98年5月31日首次水轮机工况试运行以来,至9月26日已启动192次,其中,水轮机工况102次,水泵工况(含SFC(变频装置)启动工况)90次。在水轮机工况调试初期,机组运行水头在518.52～521m之间时,各导轴承摆度及机架振动都较大,尤以水导轴承处为最,甚至出现转动油盆与固定部件碰磨溅射火花的现象。测录值也严重超过合同及规范要求(见附表)。按正常程序,在转子上下部位加置配重(共计161)进行了动平衡试验。这时,上、下导摆度已能满足运行要求(图2),但水导轴承处的振动和摆度却无较大改善。事实证明,继续在转子上加置配重已无助于改善水导轴承处的振动和摆度。 二、 振动和摆度的调节 1.KVAERNER公司认为,水导处摆度、振动偏大是由于水导轴承供油量不足、油膜偏薄所至,要求将水导瓦拆下增加8个水导上油盘通往油槽的进油孔,其依据是欧洲某电站的成功经验。而我们(水电十四局)认为,运行测录的水导轴瓦温度并无异常,增加进油孔的措施显然不是对症下药。而KVAERNER公司增钻了进油孔,投入运行最终确未收到预期效果。图3为水导轴承增加进油孔后的各轴承处的大轴摆度。 十四局建议,适当增加上导间隙,这样可以在一定幅值内缓解水导轴承处的大轴摆度及振动。上导间隙(单侧)增加了0.04mm,从图4可以看出,运行工况略有好转,但其效果也不甚显著。 2.KVAERNER公司携带FFT测振仪器进行了一系列检测。根据其所检测的资料可以看出,在大部分运行工况下水导轴承的振动频率均体现为机组转频。所以,KVAERNER及建设单位聘请的法国咨询专家等认为,水导振动是由于轴系或轴承间隙调整不当等机械方面的原因造成的。但有关各方从盘车测录摆度值(见表1)的分析中又都认为机组轴线调整的效果是良好的。 (1)上导轴承间隙均在0.27～0.29mm之间; (2)下导轴承间隙调整为0.28mm,其最大调整量达0.19mm。 调整后机组在水轮机空载工况下(运行水头528.28m)进行了验证,在额定转速时的运行参数如表2所示。 分析表2测录数据可明显看出,在运行水头为523.28m,即接近设计水头526m时机组仍然无法在额定转速正常运转。这时,钢管水压、转轮与底环之间压力脉动较为显著,转轮与导叶间的压力脉动也很大,机组转速还出现了振荡。运行结果正如十四局和GE公司所预见,即上述对轴承间隙的调整是不能从根本上解决水轮机工况在低水头段空载运行振动问题的(事实上当运行水头达到531.7m时运行状况仍无大的改善)。 3.在这种情况下,KVAERVER公司又认为,由于上下导轴瓦运行温度较高,使轴瓦在热状态下的间隙趋于偏小,大轴摆度也随瓦温的升高而减小。这时,水导轴瓦温度相对较低,轴瓦间隙又偏大,因此比较集中地体现轴系的摆度。根据其分析,解决振动和摆度问题的办法是: (1)继续增大上、下导轴瓦的间隙; (2)适当减小水导轴承的瓦间隙。 我们则认为,尽管随瓦温的升高上下导轴瓦间隙变小引发水导轴承处大轴摆度振动加大的趋势是存在的,适当增大上、下导轴瓦的间隙可能缓解水导轴承处大轴振动和摆度的困扰,但这决不是引发水导轴承处大轴摆度和振动的根本(或主要)原因。当然,也不能从根本上解决水轮机的振动问题。这是因为: 我们认为,由于迷宫间隙偏小且不均匀而引发的压力脉动是常见的,对于D1=4030mm的转轮,其上下迷宫间隙是偏小的(见图6)。 因此,在安装过程中,十四局对水导轴承与上下迷宫的同心度调整是非常认真的,参见表6、7及上下迷宫及水导轴承位置(图7)。但尽管如此,由于上梳齿迷宫的单侧间隙较小,现所采用的水导轴承间隙(0.31～0.35mm)略嫌偏大,在瓦温允许的情况下,适当减少水导间隙是可以改善水导轴承处大轴摆度的。 三、 影响发电机振动的因素 1.自机组动平衡试验以来,十四局一直认为,水力不平衡引发的压力脉动可能是振动的主要原因。在一般情况下水力不平衡所引发的压力脉动,其频率为: 其中Z1转轮叶片数,Z2导叶叶片数,fn转速频率。 从FFT检测资料(表8)可以看出,在80%～95%额定转速时,转轮上冠及顶盖测得的振动频谱里明显含9×fn及26×fnHz谐波的成分。这说明在80%以上工况时由水力不均衡因素所引发的压力脉动是存在的。另外,在振动波形图(图8)中又可以清楚地看到,当机组采取事