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【 摘 要 】浅析了狮子坪电站1号发电机下机架基础板松动的原因及应吸取的教训。
【 关键词 】水轮发电机 下机架基础板套件松动
一、概述
狮子坪电站装有三台悬式混流水轮发电机组，单机额定有功65MW，额定水头390米，额定引用流量18.74立方米/秒。
二、1号机组下机架基础套件松动的发生
配合中鼎公司技术人员做1号机组的温升试验时，在有功负荷增加的过程中，发现机组的振动、摆度慢慢变大。负荷增加至额定负荷（65MW）时，1号机组的各部振动值较原来相同工况下的稍高，但各轴瓦及油温均正常。
为了验证机组在线监测装置的测量准确性，在机组的上机架水平、下机架水平、水导处大轴水平均安装了百分表，然后开机对各表进行读数，从各表计的读数来看，机组在线监测装置的测量非常准确。在对下机架-X水平方向百分表摄像的过程中，发现下机架-X方向的机架基础板与表面的混凝土有相对运动的情况，再仔细的对情况进行查看，发现该运动系基础板动作引起。于是对该情况进行了摄像，完成后立即离开了风洞。
经过运行维护项目部组织分析，怀疑是下机架基础板的固定螺栓锚杆与混凝土松动。将此情况汇报公司，经过专业试验公司现场开机试验，结果与项目部分析的情况一致。通过数据与视频资料的结合分析，专家组一致给出结论：下机架基础板及楔子板套件松动，需要对下机组基础进行重新浇注处理。
三、事故原因分析及相应检查
在本次事故发生前，机组的各部运行情况良好，各部的振动与摆度均在正常范围之内。根据下机架基础套件松动的特点，我们从机电设备及水工设备两个部分来进行分析。
机电设备方面：
（一） 下机架受到的强大外力因素
机组的下机架在机组正常运行时只承受径向力，因为机组的制动闸安装在下机架上，所以只有在机组顶转子时会短时的承受轴向力。而机组的下机架基础套件松动是在机组运行中发生，所以造成事故的主要原因应该来自径向受力。
从理论上来说，造成机组振动增加的因素有机械振动、电磁振动和水力振动三部分。
机械振动是由于机组机械部分的惯性力、摩擦力及其他力的干扰造成的振动叫做机械振动。引起机械振动的因素有：转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等。
从该电站机组投产前的动平衡试验结果来看，机组的配重效果理想，各部轴线一致，1号机组的转动部分不平衡力还是很小的，这一点在机组投产后的运行中也可以得到体现。而且机组检修前对各瓦隙进行测量，发现上导及水导的瓦隙基本没有变化，因为振动的原因，下导瓦隙有所增大。
电磁振动方面。1号机组在投入运行以后，在运行中从未发生过电气事故，也未有过非同期并列的情况。机组振动摆度增加时，机组电气参数均正常，无三相不对称运行及短路现象发生，所以基本可以排除电磁振动对机械部分的影响。
水力振动方面。首先，该电站的机组属于高水头、低流量的混流式水轮发电机组，而机组的导叶胀套有松动现象，部分导叶关不严，在机组开机时，圆周方向暂不稳定的水流很容易使转轮连着主轴偏心受力，倒向一边，产生很大的不平衡力，严重时甚至可能造成转动部分与固定部分的机械碰撞。这种不平衡的径向力全部传给了导轴承，并带动机架一起承受着振动。其次，狮子坪电站机组的尾水管压力脉动较大，对机组的运行产生了影响。机组设计有自然补气、强制补气、紧急真空破坏补气，但是强制补气管路未投入运行，并且机组的尾水管压力脉动监视传感器也未接入。再次，电站因为受调度中心负荷曲线的影响，有时长时间的处于振动区运行，这也给机组的机械部分带来了一定影响。
（二） 基础板套件的设计因素
从下机架的装配图可以看出，下机架的基础板套件中，在下层楔块下方无垫板，这在进行二期混凝土浇注时是否会造成变形，从而影响下机架的安装质量。
（三） 基础板套件本身的质量因素
机组检修拆机时，检查基础板的各部位均未发现有异常的变形情况，且根据《狮子坪电站水轮发电机技术协议》内的资料显示，发电机上、下机架结构有足够的刚度和强度，能承受机组运行时的径向载荷、轴向载荷、制动时的总扭矩，并能适应机组运行时的热变形。
（四） 机电安装工艺的因素
通过对基础板装配件的检查，发现其固定螺母紧固，并且用电焊进行了点焊固定，无松动现象。下机架与基础板间的连接也未有松动现象。
水工设备方面：
（一） 二期混凝土的质量问题。
从一号机组下机架二期混凝土的浇注外观来看，显得非常粗糙，并且内部还夹杂着木屑、塑料等杂物。在机组进行试验时，特意在下机架基础板的固定螺栓处安装了测量仪器，结果显示基础板与螺栓间无松动，是基础板的固定螺栓锚杆与一期混凝土间发生了相对运行，也就说明固定螺栓锚杆松动才是真正原因。发生这种情况，这不得不说与二期混凝土的浇注质量有很大的关系。
（二）一期、二期混凝土之间是否存在分裂间隙。
如右边的示意图可以看出，如果下机架的基础板套件所在的二期混凝土与一期混凝土间未浇注好，发生了相对位移，那也会造成下机架基础板与二期混凝土一起松动的情况。为了验证是否有此现象，我们先对水车室内的一、二期混凝土之间接缝进行了检查，未发现异常。试验时，特意将下机架基础板附近的表层混凝土打开，露出接缝，开机试验时检查未发现异常。
结合以上的分析可以看出，1号机组下机架基础二期混凝土浇注质量影响，加上机组频繁的机械不平衡力影响，才导致了下机架基础板套件的松动。
四、结束语
本次异常造成1号机组大修，对下机架二期混凝土重新浇注处理，历时50天。
为了尽量避免该情况再次发生，我们要吸取以下教训。
（一） 合理安排机组的运行工况，尽量避开机组的振动区运行；
（二） 合理安排机组的轮换周期，尽量减少开、停机的频率；
（三） 对机组的导叶间隙进行跟踪，发现异常及时处理，以免造成水力不平衡引起振动增加；
（四） 密切掌握机组的在线监测数据，发现异常及时处理。
作为运行人员在工作中应根据现象及所测数据进行分析，尽量让机组运行在最优工况，勤检查多分析学习，不能解决应找专业班组解决，不要让事态继续发展甚至恶化。
參考资料：
《狮子坪电站动平衡试验报告》
《狮子坪电站水轮发电机技术协议》
《狮子坪电站发电机装配图》
《狮子坪电站水轮发电机组安装说明书》
《水轮发电机结构运行监测与维修》 作者： 陈锡芳
【 关键词 】水轮发电机 下机架基础板套件松动
一、概述
狮子坪电站装有三台悬式混流水轮发电机组，单机额定有功65MW，额定水头390米，额定引用流量18.74立方米/秒。
二、1号机组下机架基础套件松动的发生
配合中鼎公司技术人员做1号机组的温升试验时，在有功负荷增加的过程中，发现机组的振动、摆度慢慢变大。负荷增加至额定负荷（65MW）时，1号机组的各部振动值较原来相同工况下的稍高，但各轴瓦及油温均正常。
为了验证机组在线监测装置的测量准确性，在机组的上机架水平、下机架水平、水导处大轴水平均安装了百分表，然后开机对各表进行读数，从各表计的读数来看，机组在线监测装置的测量非常准确。在对下机架-X水平方向百分表摄像的过程中，发现下机架-X方向的机架基础板与表面的混凝土有相对运动的情况，再仔细的对情况进行查看，发现该运动系基础板动作引起。于是对该情况进行了摄像，完成后立即离开了风洞。
经过运行维护项目部组织分析，怀疑是下机架基础板的固定螺栓锚杆与混凝土松动。将此情况汇报公司，经过专业试验公司现场开机试验，结果与项目部分析的情况一致。通过数据与视频资料的结合分析，专家组一致给出结论：下机架基础板及楔子板套件松动，需要对下机组基础进行重新浇注处理。
三、事故原因分析及相应检查
在本次事故发生前，机组的各部运行情况良好，各部的振动与摆度均在正常范围之内。根据下机架基础套件松动的特点，我们从机电设备及水工设备两个部分来进行分析。
机电设备方面：
（一） 下机架受到的强大外力因素
机组的下机架在机组正常运行时只承受径向力，因为机组的制动闸安装在下机架上，所以只有在机组顶转子时会短时的承受轴向力。而机组的下机架基础套件松动是在机组运行中发生，所以造成事故的主要原因应该来自径向受力。
从理论上来说，造成机组振动增加的因素有机械振动、电磁振动和水力振动三部分。
机械振动是由于机组机械部分的惯性力、摩擦力及其他力的干扰造成的振动叫做机械振动。引起机械振动的因素有：转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等。
从该电站机组投产前的动平衡试验结果来看，机组的配重效果理想，各部轴线一致，1号机组的转动部分不平衡力还是很小的，这一点在机组投产后的运行中也可以得到体现。而且机组检修前对各瓦隙进行测量，发现上导及水导的瓦隙基本没有变化，因为振动的原因，下导瓦隙有所增大。
电磁振动方面。1号机组在投入运行以后，在运行中从未发生过电气事故，也未有过非同期并列的情况。机组振动摆度增加时，机组电气参数均正常，无三相不对称运行及短路现象发生，所以基本可以排除电磁振动对机械部分的影响。
水力振动方面。首先，该电站的机组属于高水头、低流量的混流式水轮发电机组，而机组的导叶胀套有松动现象，部分导叶关不严，在机组开机时，圆周方向暂不稳定的水流很容易使转轮连着主轴偏心受力，倒向一边，产生很大的不平衡力，严重时甚至可能造成转动部分与固定部分的机械碰撞。这种不平衡的径向力全部传给了导轴承，并带动机架一起承受着振动。其次，狮子坪电站机组的尾水管压力脉动较大，对机组的运行产生了影响。机组设计有自然补气、强制补气、紧急真空破坏补气，但是强制补气管路未投入运行，并且机组的尾水管压力脉动监视传感器也未接入。再次，电站因为受调度中心负荷曲线的影响，有时长时间的处于振动区运行，这也给机组的机械部分带来了一定影响。
（二） 基础板套件的设计因素
从下机架的装配图可以看出，下机架的基础板套件中，在下层楔块下方无垫板，这在进行二期混凝土浇注时是否会造成变形，从而影响下机架的安装质量。
（三） 基础板套件本身的质量因素
机组检修拆机时，检查基础板的各部位均未发现有异常的变形情况，且根据《狮子坪电站水轮发电机技术协议》内的资料显示，发电机上、下机架结构有足够的刚度和强度，能承受机组运行时的径向载荷、轴向载荷、制动时的总扭矩，并能适应机组运行时的热变形。
（四） 机电安装工艺的因素
通过对基础板装配件的检查，发现其固定螺母紧固，并且用电焊进行了点焊固定，无松动现象。下机架与基础板间的连接也未有松动现象。
水工设备方面：
（一） 二期混凝土的质量问题。
从一号机组下机架二期混凝土的浇注外观来看，显得非常粗糙，并且内部还夹杂着木屑、塑料等杂物。在机组进行试验时，特意在下机架基础板的固定螺栓处安装了测量仪器，结果显示基础板与螺栓间无松动，是基础板的固定螺栓锚杆与一期混凝土间发生了相对运行，也就说明固定螺栓锚杆松动才是真正原因。发生这种情况，这不得不说与二期混凝土的浇注质量有很大的关系。
（二）一期、二期混凝土之间是否存在分裂间隙。
如右边的示意图可以看出，如果下机架的基础板套件所在的二期混凝土与一期混凝土间未浇注好，发生了相对位移，那也会造成下机架基础板与二期混凝土一起松动的情况。为了验证是否有此现象，我们先对水车室内的一、二期混凝土之间接缝进行了检查，未发现异常。试验时，特意将下机架基础板附近的表层混凝土打开，露出接缝，开机试验时检查未发现异常。
结合以上的分析可以看出，1号机组下机架基础二期混凝土浇注质量影响，加上机组频繁的机械不平衡力影响，才导致了下机架基础板套件的松动。
四、结束语
本次异常造成1号机组大修，对下机架二期混凝土重新浇注处理，历时50天。
为了尽量避免该情况再次发生，我们要吸取以下教训。
（一） 合理安排机组的运行工况，尽量避开机组的振动区运行；
（二） 合理安排机组的轮换周期，尽量减少开、停机的频率；
（三） 对机组的导叶间隙进行跟踪，发现异常及时处理，以免造成水力不平衡引起振动增加；
（四） 密切掌握机组的在线监测数据，发现异常及时处理。
作为运行人员在工作中应根据现象及所测数据进行分析，尽量让机组运行在最优工况，勤检查多分析学习，不能解决应找专业班组解决，不要让事态继续发展甚至恶化。
參考资料：
《狮子坪电站动平衡试验报告》
《狮子坪电站水轮发电机技术协议》
《狮子坪电站发电机装配图》
《狮子坪电站水轮发电机组安装说明书》
《水轮发电机结构运行监测与维修》 作者： 陈锡芳