大型水轮发电机组使用制动器顶转子不水平问题探讨

大型水轮发电机组使用制动器顶转子不水平问题探讨

尹德亮

国网新源控股有限公司检修分公司 吉林省吉林市 132011

摘要：随着科技的快速发展，我国在水电建设方面取得了很多成就。在水电站运行的过程中，必须定时对设备进行维护与检修，才能够保证设备处于正常的运行状态，同时这也是保证水电站安全运行、电能稳定供应的基础。但是，从水电站设备的运行来看，设备在使用的过程中，会受到多种因素的影响，所以对其进行有效的维护，才能够将故障扼杀在萌芽状态。

关键词：水轮发电机;制动器;顶转子;

引言

制动系统由制动器、油气管路、手动、自动控制装置组成，是水轮发电机组机械部分的重要组成部分，也是机组大修时不可缺少的辅助设备。某大型电站某型机组制动器为油气分离三腔三活塞形式，布置在转子磁轭下方的12个水泥支墩上，每个支墩布置3个制动器。在机组检修期间，通过顶转子油泵将高压油打入制动器顶起转子，将机组转动部分的重量转移到制动器的缸体上，并传送到机坑基础上。

1轮发电机组运行中存在的问题

1. 1. 温度过高引发的问题

从水电站的建设来看，水路发电机组处于运行状态时，随着时间的推移，温度就会不断的升高，在机电设备的温度达到一定高度时，就会对水轮发电机组产生一定的损耗，这就会影响水轮发电机组的正常运行，带来较大的损失。

1.2并网运行时存在的问题

在目前，水轮机运行的方式主要有额定运行方式、并网运行方式等。而在采用并网运行方式时，需要具备以下条件，才能够保证并网运行的质量。一是发电机出口的电压与系统的电压的误差必须在5%以下；二是发电机的电压相位需要与系统保持一致；三是发电机的频率需要与电网的频率一致；四是发电机的相序需要和系统的相序一致。若是在发电机组运行的过程中，不能满足这4个条件，就会影响并网运行的质量。

2转子不水平带来的影响

转动部件与固定部件在很多部位的间隙较小，若转子水平较差使轴线倾斜，则有可能引起转动部件与固定部件挤压、碰撞。设某间隙部位至转子制动环平面的距离为H，则由转子不水平引起的间隙改变为∆x=Hv。从表中计算结果可以看出，转子不水平对上导轴承、水导轴承的影响较大，因此在进行顶转子作业时，要注意上导轴承和水导轴承的检查和防护，制定合理的工序规避转动部件和固定部件的挤压、碰撞。

2问题发现

2018～2019年冬季枯水期，该大型水电站26F水轮发电机组大修进入修后盘车调整推力头与转子中心体下法兰同心度阶段。调整工艺为：（1）完成盘车前准备工作，在推力头与转子下法兰的外圆处分别架设百分表。（2）开起高压油减载系统，匀速转动转子，记录每个相应标记点的百分表读数。（3）计算推力头与转子下法兰的同心度应满足质量要求。如不能满足要求，松开推力头与转子间的连接螺栓，在推力头与转子下法兰间+X、-X、+Y、-Y处分别架设4块百分表，并在轴向相对位置架设百分表，用于监视转子顶起过程中推力头与转子下法兰在径向和轴向的相对位置变化情况。（4）利用制动器顶起转子约1mm，根据盘车数据计算推力头与转子下法兰同心度的偏差及方位[6]，利用已经架好的百分表精确调整推力头，使之与转子下法兰同心。（5）调整完成后，制动系统泄压，落转子于推力头上，把紧推力头与转子中心体连接螺栓。（6）重复步骤（2）～（5），直至推力头与转子下法兰同心度满足要求。

3试验测量

在转子支臂和下机架之间，分别位于进油总管位置及对称方向各架设一块百分表，相距L=6.96m。顶转子过程中，进油总管侧百分表读数先于对称侧百分表发生变化。顶转子保压，进油总管侧百分表读数7.18mm，对称侧百分表读数5.54mm，差值∆h1=1.64；锁定制动器并泄压后，进油总管侧百分表读数6.21mm，对称侧百分表读数4.5mm，差值∆h2=1.71。

此外，在2019～2020年向家坝7F机组B修中，同样出现了使用制动器顶转子不水平的问题，经检查也排除了转动部件动态水平、转子自身不平衡、制动器与转动部件不同心的问题，通过相同的试验，求得水平度为0.25mm/m。通过试验，验证了以上推测，使用制动器顶转子确实使转子水平发生改变，而且测出具体数值，并且该现象在大型水轮发电机组中具有普遍性。

4强化水轮发电机组运行与维护的方式

4.1日常运行检查方式

从水轮机发电机组的日常检查和维护工作来看，需要对以下内容进行检查和维护，一是常规化的定期检查；二是停运保养；三是二次重检，这就需要对这几类检查方式进行总结与分析，抓住定期检查的关键方式，以此来确保水轮发电机组处于正常的运作状态。若是这一过程的运作参数出现异常，需要对其存在异常的情况进行分析，寻找出原因并采用合理的解决措施。因此，在对水轮机发电机组进行维护的过程中，必须对每个检查的关键点进行有效的管控。例如，水轮发电机组的设备在连接的过程中，需要对每个回路的位置进行着重的把控在发电机温度升高后，需要对变色趋势进行实时监测；电流互感器出现异常声音时，需要对其进行有效的检查，以便能够及时进行处理，确保水电站水轮发电机组运行正常。

4.2　改进设想

（1）大型混流式机组的制动系统管路长，各种接头、法兰较多，系统中的沿程损失和局部损失大。因此可以适当地增加管径，增加油量，减少或优化管路上的接头、法兰，尽量减少系统压力的损失。（2）对制动系统管路进行改进，在进油环形管路上布置两个接点（与进油总管位置呈90°夹角），使高压油从对称两侧打入制动器，在两侧形成均衡的力量顶起转子。(3)定子冲片每片轭部增加销孔在定子铁心端部的第一段冲片（包括基本片和端片）的轭部增加绝缘销孔，包括端部的基本定子扇形片和阶梯段定子扇形片，在进行定子扇形片叠装时，保证销孔的叠装公差小于0.3mm，销孔内装入φ19.7的绝缘销，绝缘销的材质选用强度较高的“环氧层压玻璃布棒3841”，以增强对端部定子扇形片的限位作用，保持铁心整体性。第一段铁心摞间粘接固化后，将绝缘销涂刷室温无溶剂涂刷胶HEC56102胶后，按图装入销孔内，保证安装、粘接牢固。

4.3机组运维工作的方式

在水电站生产建设的过程中，机电设备在运行中不断的磨损，必然会存在一些问题，若是没有对其进行有效的检查，必然会导致机组运行出现问题。所以，对于水轮发电机组的运维，需要定时对油压表的指数进行检查，一旦参数之间的差距变大，就必须对其进行检测与维修，若是机组出现预停的情况，通常会逐步的缓冲，运行速度也随之减缓，当水轮机发电机组处于低速运转状态后，此段时间需要集中进行控制，当机电设备的转速达到了额定要求的15%~40%，此时可以使用加闸的方式，将其运动范围控制在合理的区间。另外，若想解决发电机潮湿、腐蚀的问题，还需要对油泵进行检查，这就需要及时对其进行更新或者切换工作模式，确保油泵能够处于高效的运作状态，同时还需要对调速器的每个部位进行有效的养护，以此来提升水轮发电机组的实际运作性能。

结束语

从电力工业的角度来看，对于水电设备的维护，必须掌握水电设备的运行规律，才能够做好设备的日常检修与维护工作。水轮发电机组作为重要的水电设备，必须保证其质量与运行水平，才能够保证水电系统处于良好的运行状态。因此，在平时，必须对操作人员、检修人员进行水轮发电机组的使用与维护培训，以此来增强工作人员的实践经验与操作技能，确保能够正常操作水轮发电机组，并做好日常的维护工作，在确保安全生产的基础上，带来更多的经济效益。

参考文献

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