【doc】準確把握水電機組“擺度”的涵義

1、準確把握水電機組“擺度”的涵義4水電站機電技術21204年第1期準確把握水電機組擺度的涵義黃景湖(中國水力發(fā)電工程學會,北京,100761)摘要:本文針對目前尚存在的對水電機組盤車擺度與運行擺度混淆不清的問題,闡明盤車擺度與運行擺度各自的涵義,區(qū)分性質,以正確指導實際工作.關鍵詞:主軸;盤車;運行;擺度;振動中圍分類號:till13.25文獻標識碼:a擺度是水電機組的技術要求,其涵義對從事涉及水力機械工作的人員,應該是熟悉而清楚的.可最近筆者從接觸到的一些培訓教材,試題庫,招標書里,看到有對擺度不準確甚至是錯誤的提法.例如,在電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心編的水電機械運行與檢修專業(yè)的<職業(yè)

2、技能鑒定規(guī)范>和<職業(yè)技能鑒定指導書>里就有.在該規(guī)范的第160頁有運行中監(jiān)測的機組擺度是絕對擺度,在<水輪機檢修>指導書第51頁有運行中我們監(jiān)視的機組擺度是絕對擺度,在<水輪發(fā)電機機械檢修>指導書第29頁有機組運行中,由于主軸軸線與其旋轉中心線不重合,形成沿旋轉軸長度方向呈圓錐形的軸線運動,若將主軸橫截面圓周等分為若干點,當某一軸號通過安裝在固定部件上的百分表時的讀數(shù),稱為絕對擺度.又如有的標書要求機組運行時的相對擺度不應超過0.05mm/m,某部位的絕對擺度不超過0.xxtoni.這些提法,混淆了盤車擺度和運行擺度,不利于掌握安裝技術,不利于機組的

3、質量控制.尤其是在培訓教材上出現(xiàn)概念錯誤,影響很不好.為準確把握水電機組擺度的涵義,正確指導機電安裝,檢修的實際工作,筆者認為有必要再談談水電機組的擺度問題.1盤車擺度1.1軸線檢查水電機組主軸(含水輪機軸,發(fā)電機軸及上部軸)的軸線應平直無折彎并與推力軸承鏡板摩擦面垂直.實際軸線不會是理想直線,也難與鏡板摩擦面絕對垂直,但必須控制在要求的范圍里.為此,在機組安裝,檢修時要進行軸線檢查和調整,以保證主軸的同軸度及其與鏡板的垂直度符合要求.立式水電機組的軸線檢查,現(xiàn)場主要有兩種方文章編號:16725387i2004)01000402法,即鋼琴線法和盤車法.鋼琴線法為一些國外廠家所采用,測出的是軸線

4、折彎值和軸線與鏡板的傾斜值(偏心距).我國安裝規(guī)程規(guī)定采用盤車法,測出的是軸線的折彎值和擺度值.傾斜值和擺度值都可以表示軸線與鏡板垂直的程度,理論上擺度值為傾斜值的兩倍.盤車就是用臨時的外力緩慢旋轉機組的轉動部分.用盤車方法檢查機組軸線,又分兩種,即剛性盤車和彈性盤車.剛性盤車在靠近鏡板處設一旋轉約束點(用該處附近的導瓦或臨時導瓦,把間隙調至0.030.05mm),推力瓦支撐呈剛性狀態(tài),每旋轉一等分角度停下并撤去所有外力后測量,測得一轉各對稱點的數(shù)據(jù),即可計算得到所要求部位的徑向擺度.彈性盤車設上下兩約束點,推力瓦支撐呈彈性狀態(tài),測量鏡板邊緣處的軸向擺度.通常說的擺度指的是徑向擺度.1.2擺度

5、允許值在安裝技術規(guī)范里,規(guī)定了對軸線折彎和擺度的要求.為了便于合理規(guī)定剛性盤車的擺度要求,對各導軸承處及法蘭處的擺度允許值引入了相對擺度術語.相應也就有絕對擺度.盤車檢查軸線時,主軸某部位的絕對擺度指的是實際凈擺度,由該部位盤車讀數(shù)直接計算而得到的全擺度減去鏡板處相應的全擺度;而相對擺度則是指該部位的絕對擺度與測量部位至鏡板距離的比值.顯然,用相對擺度來提要求,便于統(tǒng)一對軸線與鏡板的垂直度要求.也就是說,在相同的垂直度要求下,相對擺度是一個允許值,而絕對擺度的允許值收稿日期:200309o3作者簡介:黃景湖,(1943一),男,教授級高工,從事水電機電安裝及自動化元件研究.2004年第1期水電

6、站機電技術5則要視該部位距鏡板的遠近,距離大的允許值就大,反之則小.2運行擺度2.1運行擺度的性質機組運行后,如果沒有不平衡的外力作用,軸線運動可與盤車時相同.但是,機組實際運行后,轉動部分的受力狀態(tài)與盤車時完全不同,有水力,電磁力,離心力,軸承約束力等的作用.這些力都或多或少存在不平衡.在這種有一定變化規(guī)律的不平衡力作用和軸線不正情況下,轉動部分就會相對旋轉中心發(fā)生量值大小及方向連續(xù)不斷地交替變化的現(xiàn)象,即發(fā)生振動(若沒有一定規(guī)律,則為震動).因此,機組運轉時,在主軸某部位測得的擺度是振動,與盤車擺度性質完全不同.在編制gb856488水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范時,我們已注意到運行時所測擺度的

7、性質問題,曾打算把試運行測量機組的擺度改為軸振動.后經討論,認為要考慮我國的習慣叫法,沒有改成軸振動;但在擺度前加運行二字,改為運行擺度,同時把其要求(允許值)與盤車的分開提,以示與盤車擺度的區(qū)別.各不平衡力的綜合作用的結果,可能使軸線整體或部分運動更偏離旋轉中心線,也可能約束和糾正軸線整體或部分的運動,使其更靠近旋轉中心線.尤其是導軸承的約束作用,對軸線運動影響很大.美國nima標準就規(guī)定,如軸線在檢查時超過允許值,但只要運行后軸的振動值(不含軸的徑向滑移)不超過軸承間隙的3/4就可以認為合格.2.2運行擺度的測量水電機組的運行擺度是振動,其劇烈程度是表征機組運行狀態(tài)好壞的重要標志之一.為正

8、確評價水電機組的動態(tài)穩(wěn)定性,運行擺度的測量必須合理選擇參考基準及測量儀器.選擇適當?shù)恼駝訁⒖蓟鶞?可以簡化檢測裝置,并達到預定目的.按振動參考基準的不同,水電機組的振動可分為絕對振動和相對振動.軸的相對振動(運行擺度)是指以機架或軸承座為參考基準所測的振動,而軸的絕對振動(運行擺度)是指以大地或慣性空間為參考基準所測的振動.顯然,因為機架和軸承座本身有振動,軸的絕對振動信息在評價振動特性,分析振源等方面比相對振動信息更有價值.但是,軸的相對振動測量容易,傳感器或百分表安裝在機架和軸承座的合適位置就可測量;而軸的絕對振動測量卻很困難,其方法之一是從基礎上焊出支架安裝傳感器或百分表進行測量,方法之

9、二是采用復合式傳感器,由兩個傳感器分別測出軸的相對振動和固定處的絕對振動,然后通過矢量合成,得到軸的絕對振動,可目前這種產品適用頻率不夠低,還不能滿足水電機組的要求.水電機組多采用滑動軸承,機架和軸承座的剛度較大,殼體與轉子的質量比相對較高,相對振動十分顯著,一些振動標準和監(jiān)測要求都認為,只要傳感器固定處的絕對振動值大小僅為軸振動量的20%(美國本特利公司)或者1/3(西德vdi一2059振動標準),所測的相對振動值就有足夠精度和價值.因此,除專項試驗外,目前一般都采用相對測量方法.選用合適的測量儀器至關重要.百分表是最常用的,但它頻率響應差,不適用于動態(tài)測量,并且不能作在線監(jiān)測.現(xiàn)在,普遍采

10、用電渦流傳感器進行無接觸測量,但要注意其配套的儀器的頻率響應范圍下限應比轉頻低.水電機組是旋轉機械,轉速低,有不規(guī)則的水力影響,干擾源復雜,宜以位移振幅為評價基準,并以峰一峰值作為振幅讀數(shù).由于軸的振動波形往往為許多波形的合成,所測的峰一峰值有通頻(混頻)值和基頻值之分,一般前者比后者要大,在選用測量儀器時應加注意,在對機組提質量要求時宜予明確.2.3運行擺度的允許值水電機組運行擺度的允許值,gb856488水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范要求應小于軸承間隙.筆者作為該標準起草人之一,記得當時定這一要求時,是參照了美國nima標準,日本電協(xié)研標準和蘇聯(lián)有關標準.美國的規(guī)定導軸承處的軸振動應不大于70%

11、80%軸承間隙值,日本的規(guī)定是應不大于50%軸承間隙值,蘇聯(lián)的規(guī)定是應不大于120%軸承間隙值.經研究討論,根據(jù)我國的國情,我們也以軸承間隙值為準,取100%,介于中間.該標準是1983年開始搞,1986年完成報批稿的;那時我國對水電機組軸振動的測量儀器剛從國外引進,開始研發(fā),對振動測量有些問題還認識不到位,沒能在標準里明確測量方式和評價基準,致使實際應用時對條文所述的運行擺度是相對振動還是絕對振動,是通頻值還是基頻值存在不同的解釋.另外,對整流子和滑環(huán)的運行擺度允許值也沒作出規(guī)定,只(下轉第8頁)8水電站機電技術2004年第1期表14種工況試驗數(shù)據(jù)參數(shù)單位況!況況況上仉一仉一仉=仉試驗時環(huán)境

12、溫度t=33e從以上試驗可得出如下結論:(1)定子繞組增容改造后,在有功功率10500kw,無論功率4000kvar定子電流1012.5a時,定子繞組最高溫升僅為37.9k,鐵芯溫升僅為30.3k,遠低于設計溫升值,表現(xiàn)出有較大安全裕度.如果水輪機有足夠出力,則可長期運行在有功功率ll500kw,無功功率4000kvar況下.(2)轉子繞組在有功功率10500kw,無功功率4000kvar,功率因數(shù)為0.934,母線電壓為6.48kv時,轉子電流為376.7a.已接近轉子和勵磁機額定電流(400a)值,但此時轉子繞組溫升僅為73.65k,尚有較大的裕度.因此可長期運行在此工況下.為了確保機組安

13、全運行,同時為該站實施微機監(jiān)控作準備,我廠于2000年4月將該機組勵磁系統(tǒng)由勵磁機勵磁改為微機可控硅勵磁,該勵磁系統(tǒng)額定勵磁電流大于440a,可使機組長期安全運行于有功功率10500kw,功率因數(shù)值小于0.9的工況下.(3)空氣冷卻器運行情況分析:試驗時環(huán)境溫度高達33,冷卻水溫為16,平均進風溫度僅為22c.既使冷卻水溫達18c,也有足夠傳熱容量.冷卻器熱,冷風溫差為17.5k,最低進風溫度為20c,與進水溫度16c相差僅為4c,表現(xiàn)出空冷器具有十分良好的傳熱性能.試驗表明空氣冷卻器改造較成功.6結束語我廠自1998年以來,先后對三級電站三臺水輪發(fā)電機組全部進行了相同的改造,豐水期100天增加發(fā)電功率5250kw,多發(fā)電量1260萬kw?h,從而創(chuàng)造了良好的經濟效益.這對同行業(yè)水電站水輪發(fā)電機組的增容改造,也具有積極的借鑒作用.(上接第5頁)好采用盤