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摘 要：本文以某水电站作为例子，先对水轮发电机上导摆度出现超标的原因进行了阐述，然后提出了处理措施，希望可以为类似水轮发电机上导摆度超标问题提供一定的参考与借鉴。
关键词：水轮发电机；上导摆度；超标；措施
中图分类号：TV737 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0129-02
引 言
某水电厂有6台水轮发电机组，额定的水头是165m，机组的转速是142.9r/min。上导的轴承在上机架中心体内进行安装，并采用的是分块扇形瓦结构，其数量是12块，在机组进行运行时，径向荷载经抗重螺栓与上导支撑传递到上机架。
1 水轮发电机上导摆度出现超标的原因
1.1 水力因素
在机组的振摆过程中，其影响因素有：尾水管内低频涡带；尾水管中频和高频压力脉动；水轮机止漏环的间隙不够均匀；蜗壳、导叶与转轮的水流不够均匀；压力管道当中的水流脉动；水头产生变化；负荷产生变化。水力出现不平衡所引发的机组振摆变化首先表现在水导的摆度发生了变化。水导摆度、负荷以及水头变化的趋势与上导摆度变化趋势是不一致的，因此，排除了水力因素导致产生变化的原因。
1.2 机械因素
（1）盘车检查机组轴线
在对机组进行检修的过程中，上导摆度进行了盘车测量。①在下导轴领、上导轴领处沿圆周划8等分线。②在下导轴领、上导轴领所对应处固定部件上+X、+Y方向要架设百分表，垂直指向所转动部件被测的表面。③百分表调零，启动高压油润滑系统，盘车测量并记录0°、180°方位下导轴领、上导轴领各测点百分表的读数。④结合测量的数据，采用矢量分解法对上导摆度进行计算。并结合计算结果，上导盘车摆度是47um，符合要求，确定出上导摆度超标，但是并不是由于机组轴线的变化所引发的。
（2）对转子质量不平衡进行检查
相对于旋转中心线的对称现象来说，质量力是影响它稳定性能的重要因素之一，可以通过变转速的试验对机组转动部件质量的平衡状态进行检查，并产生机组各部位振动与摆度的影响。若转动部件质量出现不平衡且比较大的时候，主轴的摆度会随着转速所发生的变化而变化的趋势非常明显，而且径向轴承的支架振动幅值和机组转速平方大约是成正比关系的。通过对机组所进行的变转速试验可以知道，随着转速的不断上升，机组的上导摆度、下导摆度和上机架振动都出现了明显的增大现象；与50%和100%的额定转速相对比，上导摆度的转频峰峰值增加约110um，下导摆度的转频峰峰值增大的大约为200um，上机架的水平振动增大是50um；机组所存在的质量具有明显的不平衡现象。因此，转子的质量不平衡是上导摆度产生超标的又一个原因。
1.3 电磁因素
（1）变励磁试验对电磁因素进行检查
对此机组进行升压变励磁的试验，随着励磁电压的不断上升，机组的上导摆度、下导摆度以及上机架振动也会随着励磁电压的上升而不断的增大；与25%和100%的励磁电压相比，上导摆度增大25um，下导摆度25um，而上机架的水平振动增大是13um，机组具有磁拉力不平衡的现象。因此，磁拉力不平衡也是上导摆度出现超标的又一个重要原因。
（2）对定转子的间隙进行检查
通过测量可以知道，定转子的间隙并没有出现异常现象，因此，摆度超标的原因不是由于定转子间隙不均所引起的。
2 对上导摆度超标的处理措施
2.1 磁极线圈匝的处理
①对与问题磁极相连的磁极连线及其磁极压板进行拆除；②将问题磁极与磁极键做好编号。在主键上面焊上吊装工具以后，然后把磁极键进行拔出。在对磁极键进行拔出的时候，采用桥机主起升钩，慢速起吊，防止由于起升过快而对其他设备产生碰伤。另外，还要做好防护措施，防止对周围磁极和定子线棒产生损伤；③通过使用专用的工具把磁极缓慢进行吊出，并放置在垫有胶皮的木方上面，木方的高度要保持一致，并使磁极的整体保持水平；对线圈与铁心进行编号；④通过使用专用的工具对线圈做好脱库的处理，并使铁心与线圈进行分离。专用工具六个承重面均采用胶皮做好防护，确保承重面至少要有一半的面积和线圈进行接触，以防挂住上托板而一起被吊出。采取桥机主钩缓慢进行起升，要对线圈与铁心的碰触情况进行观察，以防线圈层之间出现拉裂现象；⑤采用5T的拉力计将每个线圈、铁心做好称重并进行记录；⑥对铁心表面和托板上的玻璃胶与杂质进行清除；将环氧板和铁心之间的杂质进行清理；在环氧板分层起皮处涂刷793环氧胶；在铁心表面要重新涂刷J0405磁极铁心表面的绝缘漆；在托板与铁心之间重新填补玻璃胶，使其间隙变得更加平整；⑦用酒精把新线圈进行清扫干净，待酒精挥发以后，在线圈内外表面涂刷792双组份环氧树脂胶，室温的固化不能小于24h。将线圈底部凝固的环氧胶进行清除，在重新刷胶的时候，防止环氧胶在底部凝固成水滴状；⑧对铁心、旧线圈和新线圈重量做好统计，并结合原磁极的重量对新线圈与铁心分配组装；⑨组装完成新磁极后，再对直流电阻、绝缘电阻、交流阻抗与功率损耗分别进行试验，以保证试验的结果符合要求。
2.2 不平衡转子质量的处理
通过变转速、变励磁的试验测量，水轮发电机所装测点振摆的幅值都符合要求，但是，机组存在质量与磁力的不平衡。为了有效提升机组的稳定运行，采取动平衡处理的方式。按照综合平衡可知，机组空转、空载，在转子磁极的中部、自编相位30°处加上配重大约47kg，在自编的相位70°处加上配重约100kg。配重以后，机组在100%额定转速下，上导摆度降幅100um，下导摆度降140um，上机架水平降20um；在空载额定电压下，上导摆度降70um，下导摆度降60um，上机架水平振动降20um；配重的效果比較明显。动平衡处理可以将质量不平衡现象有效降低，从而对磁力不平衡的现象进行了控制。
2.3 对机组轴线进行处理
对整个机组稳定运行情况取决于机组轴线的质量因此，在处理的时候，要做到谨慎。通过对盘车全面进行检查，了解基本的资料以后，便可以进行拆卸处理了。通过掌握的现状与计算可以知道：机组轴线偏差原本就是存在的，原上端轴和法兰面联结，并添加一个0.03mm的薄垫片。另外，上端轴止口的尺寸偏差比较大，按照图纸设计要求，但实际会出现间隙，对上端轴回装的定位产生一定的影响。
对盘车轴线进行测量的时候，待中心、水平及其受力调整合格以后方可进行。通过对于盘车进行计算，可以发现，测量上端轴回装定位是否存在误差，偏差值结合盘车的计算，可以对上端轴定位进行调整，保证不超过0.04mm的偏差，进而实现实现三导同轴的目标。盘车指标也要符合国家标准，除此以外，上导轴领圆度偏差也可通过盘车进行计算得出。因此，在各导轴承4个对称方向安装盘车百分表，从而对上导轴领圆度约0.08mm的直径差进行准确计算，这对机组的正常运行留下了一定的隐患。
3 结束语
综上所述，水轮发电机已取得了广泛的应用，但由于经验欠缺仍存在着一些问题，若机组出现了异常的振动现象，不但会对设备造成了损坏，甚至还会造成人员伤亡，还会阻碍企业的可持续发展。因此，要对水轮发电机上导摆度超标问题进行深入的研究，并找寻到相应的处理措施，从而促进企业的健康稳定发展。
参考文献
[1]李万绪，魏智民.水轮发电机上导摆度超标处理[J].大电机技术，2016（5）：35～37.
[2]高梅英，程书官.发电机上导摆度大原因分析处理[J].华中电力，2016，23（5）：63～65.
[3]蔣小辉，李初辉，张家治.基于电站最优维护信息系统的机组机械振动分析——以葛洲坝电厂10号机组为例[J].人民长江，2017，48（6）：88～91.
[4]党 建，贾 嵘，罗兴锜，等.基于H-K聚类逻辑回归的贯流式机组水导轴承磨损性能评估研究[J].水利学报，2017，48（02）：226～233.
收稿日期：2018-11-13
作者简介：文 晗（1995-），助理工程师，本科，主要从事水轮发电机组运行工作。
关键词：水轮发电机；上导摆度；超标；措施
中图分类号：TV737 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0129-02
引 言
某水电厂有6台水轮发电机组，额定的水头是165m，机组的转速是142.9r/min。上导的轴承在上机架中心体内进行安装，并采用的是分块扇形瓦结构，其数量是12块，在机组进行运行时，径向荷载经抗重螺栓与上导支撑传递到上机架。
1 水轮发电机上导摆度出现超标的原因
1.1 水力因素
在机组的振摆过程中，其影响因素有：尾水管内低频涡带；尾水管中频和高频压力脉动；水轮机止漏环的间隙不够均匀；蜗壳、导叶与转轮的水流不够均匀；压力管道当中的水流脉动；水头产生变化；负荷产生变化。水力出现不平衡所引发的机组振摆变化首先表现在水导的摆度发生了变化。水导摆度、负荷以及水头变化的趋势与上导摆度变化趋势是不一致的，因此，排除了水力因素导致产生变化的原因。
1.2 机械因素
（1）盘车检查机组轴线
在对机组进行检修的过程中，上导摆度进行了盘车测量。①在下导轴领、上导轴领处沿圆周划8等分线。②在下导轴领、上导轴领所对应处固定部件上+X、+Y方向要架设百分表，垂直指向所转动部件被测的表面。③百分表调零，启动高压油润滑系统，盘车测量并记录0°、180°方位下导轴领、上导轴领各测点百分表的读数。④结合测量的数据，采用矢量分解法对上导摆度进行计算。并结合计算结果，上导盘车摆度是47um，符合要求，确定出上导摆度超标，但是并不是由于机组轴线的变化所引发的。
（2）对转子质量不平衡进行检查
相对于旋转中心线的对称现象来说，质量力是影响它稳定性能的重要因素之一，可以通过变转速的试验对机组转动部件质量的平衡状态进行检查，并产生机组各部位振动与摆度的影响。若转动部件质量出现不平衡且比较大的时候，主轴的摆度会随着转速所发生的变化而变化的趋势非常明显，而且径向轴承的支架振动幅值和机组转速平方大约是成正比关系的。通过对机组所进行的变转速试验可以知道，随着转速的不断上升，机组的上导摆度、下导摆度和上机架振动都出现了明显的增大现象；与50%和100%的额定转速相对比，上导摆度的转频峰峰值增加约110um，下导摆度的转频峰峰值增大的大约为200um，上机架的水平振动增大是50um；机组所存在的质量具有明显的不平衡现象。因此，转子的质量不平衡是上导摆度产生超标的又一个原因。
1.3 电磁因素
（1）变励磁试验对电磁因素进行检查
对此机组进行升压变励磁的试验，随着励磁电压的不断上升，机组的上导摆度、下导摆度以及上机架振动也会随着励磁电压的上升而不断的增大；与25%和100%的励磁电压相比，上导摆度增大25um，下导摆度25um，而上机架的水平振动增大是13um，机组具有磁拉力不平衡的现象。因此，磁拉力不平衡也是上导摆度出现超标的又一个重要原因。
（2）对定转子的间隙进行检查
通过测量可以知道，定转子的间隙并没有出现异常现象，因此，摆度超标的原因不是由于定转子间隙不均所引起的。
2 对上导摆度超标的处理措施
2.1 磁极线圈匝的处理
①对与问题磁极相连的磁极连线及其磁极压板进行拆除；②将问题磁极与磁极键做好编号。在主键上面焊上吊装工具以后，然后把磁极键进行拔出。在对磁极键进行拔出的时候，采用桥机主起升钩，慢速起吊，防止由于起升过快而对其他设备产生碰伤。另外，还要做好防护措施，防止对周围磁极和定子线棒产生损伤；③通过使用专用的工具把磁极缓慢进行吊出，并放置在垫有胶皮的木方上面，木方的高度要保持一致，并使磁极的整体保持水平；对线圈与铁心进行编号；④通过使用专用的工具对线圈做好脱库的处理，并使铁心与线圈进行分离。专用工具六个承重面均采用胶皮做好防护，确保承重面至少要有一半的面积和线圈进行接触，以防挂住上托板而一起被吊出。采取桥机主钩缓慢进行起升，要对线圈与铁心的碰触情况进行观察，以防线圈层之间出现拉裂现象；⑤采用5T的拉力计将每个线圈、铁心做好称重并进行记录；⑥对铁心表面和托板上的玻璃胶与杂质进行清除；将环氧板和铁心之间的杂质进行清理；在环氧板分层起皮处涂刷793环氧胶；在铁心表面要重新涂刷J0405磁极铁心表面的绝缘漆；在托板与铁心之间重新填补玻璃胶，使其间隙变得更加平整；⑦用酒精把新线圈进行清扫干净，待酒精挥发以后，在线圈内外表面涂刷792双组份环氧树脂胶，室温的固化不能小于24h。将线圈底部凝固的环氧胶进行清除，在重新刷胶的时候，防止环氧胶在底部凝固成水滴状；⑧对铁心、旧线圈和新线圈重量做好统计，并结合原磁极的重量对新线圈与铁心分配组装；⑨组装完成新磁极后，再对直流电阻、绝缘电阻、交流阻抗与功率损耗分别进行试验，以保证试验的结果符合要求。
2.2 不平衡转子质量的处理
通过变转速、变励磁的试验测量，水轮发电机所装测点振摆的幅值都符合要求，但是，机组存在质量与磁力的不平衡。为了有效提升机组的稳定运行，采取动平衡处理的方式。按照综合平衡可知，机组空转、空载，在转子磁极的中部、自编相位30°处加上配重大约47kg，在自编的相位70°处加上配重约100kg。配重以后，机组在100%额定转速下，上导摆度降幅100um，下导摆度降140um，上机架水平降20um；在空载额定电压下，上导摆度降70um，下导摆度降60um，上机架水平振动降20um；配重的效果比較明显。动平衡处理可以将质量不平衡现象有效降低，从而对磁力不平衡的现象进行了控制。
2.3 对机组轴线进行处理
对整个机组稳定运行情况取决于机组轴线的质量因此，在处理的时候，要做到谨慎。通过对盘车全面进行检查，了解基本的资料以后，便可以进行拆卸处理了。通过掌握的现状与计算可以知道：机组轴线偏差原本就是存在的，原上端轴和法兰面联结，并添加一个0.03mm的薄垫片。另外，上端轴止口的尺寸偏差比较大，按照图纸设计要求，但实际会出现间隙，对上端轴回装的定位产生一定的影响。
对盘车轴线进行测量的时候，待中心、水平及其受力调整合格以后方可进行。通过对于盘车进行计算，可以发现，测量上端轴回装定位是否存在误差，偏差值结合盘车的计算，可以对上端轴定位进行调整，保证不超过0.04mm的偏差，进而实现实现三导同轴的目标。盘车指标也要符合国家标准，除此以外，上导轴领圆度偏差也可通过盘车进行计算得出。因此，在各导轴承4个对称方向安装盘车百分表，从而对上导轴领圆度约0.08mm的直径差进行准确计算，这对机组的正常运行留下了一定的隐患。
3 结束语
综上所述，水轮发电机已取得了广泛的应用，但由于经验欠缺仍存在着一些问题，若机组出现了异常的振动现象，不但会对设备造成了损坏，甚至还会造成人员伤亡，还会阻碍企业的可持续发展。因此，要对水轮发电机上导摆度超标问题进行深入的研究，并找寻到相应的处理措施，从而促进企业的健康稳定发展。
参考文献
[1]李万绪，魏智民.水轮发电机上导摆度超标处理[J].大电机技术，2016（5）：35～37.
[2]高梅英，程书官.发电机上导摆度大原因分析处理[J].华中电力，2016，23（5）：63～65.
[3]蔣小辉，李初辉，张家治.基于电站最优维护信息系统的机组机械振动分析——以葛洲坝电厂10号机组为例[J].人民长江，2017，48（6）：88～91.
[4]党 建，贾 嵘，罗兴锜，等.基于H-K聚类逻辑回归的贯流式机组水导轴承磨损性能评估研究[J].水利学报，2017，48（02）：226～233.
收稿日期：2018-11-13
作者简介：文 晗（1995-），助理工程师，本科，主要从事水轮发电机组运行工作。