某抽水蓄能机组主轴摆度异常问题分析.pdf
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1、运行与维护 Running and Maintenance 126 今日制造与升级 2023.60引言随着电力行业的发展,用户对用电需求是随时变化的。当电力系统出现用电高峰时,一般情况下发电设备基本处于满负荷运行状态;电力系统出现负荷低谷时,由于用电负荷减少,为保证电力系统功率平衡,各类电源须降低出力运行。不同需求下电网负荷会有所波动,电网需具备对所带负荷可随时自我调整的能力。抽水蓄能电站机组有水轮机和水泵的双向功能,在用电负荷低谷时可作为负荷侧消耗掉电力系统多余的电能,将电能转化成势能,即将水从下水库抽至上水库储存起来;在用电负荷高峰时可发电,即将水从上水库放至下水库,利用水的势能转换成电能
2、供给电网。同时抽水蓄能电站是智能电网的重要组成部分,也是充分吸纳风电、保障核电运行、促进清洁能源发展的必要手段。某大型抽蓄电站由上水库、输水系统、下水库、地下厂房、地面开关站等建筑设施组成。地下厂房中安装有4台单机容量350MW 可逆式水泵水轮机组,总装机容量1400MW,额定转速为500r/min,设计年发电量23.42亿kWh,年抽水用电量31.23亿 kWh,电站综合效率系数0.75。该电站将主要配合其他调峰电站共同解决电网调峰、调节风电负荷等问题,维护电网安全及运行稳定性。我国对机组振摆幅值有严格要求,高转速运行时主轴摆度变大,机组振动加剧,将严重威胁机组安全稳定运行1-2,因此需要对
3、形成该问题原因进行排查分析,并做出优化调整建议,使振摆幅值降低且趋于平稳。1 问题概述该抽水蓄能电站1号机组的主轴摆度自2021年5月15日以来有缓慢增大的趋势,发电与抽水方向主轴摆度幅值变化趋势如图1与图2所示。发电方向的上导与下导摆度幅值有缓慢上升的趋势,水导摆度幅值变化不大。其中上导摆度幅值上升的幅度较大,中位值由80m 左右上升至180m 左右,部分上导摆度幅值超过了250m(图1);抽水方向的上导、下导与水导摆度幅值有缓慢上升的趋势,其中下导摆度幅值上升的幅度较大,中位值由115m 左右上升至230m 左右,最大值接近250m(图2),水导摆度幅值在7月份后波动幅度增大。正常运行工况
4、下,发电机或作为电动机转轴相对振动(摆度)在 gB/T11348.52008旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组中规定了上限线,且不超过轴承总间隙的75%或符合机组合同的有关规定。该电站机组额定转速为500r/min,查得上限值约为235m。上导、下导、水导轴承轴瓦间隙单边值均约为0.35mm,轴承总间隙的75%均约为525m。可见,目前1号机组主轴摆度存在幅值偏大的问题。2 问题原因分析主轴摆度主频为转频,尤其下导摆度转频分量幅值达到通频幅值的95%以上,表明主轴摆度幅值趋势性增大主要与转子不平衡质量、轴线状态、导轴承(含导瓦、油膜)刚度及阻尼、机架刚度等相关3-5
5、。(1)机组安装调试时主轴轴线调整质量评定为优秀或合格,可见当时主轴轴线状态较好,但随着运行环境变化,轴线有可能会发生偏移,需要进一步排查轴线是否是造成主轴摆度趋势性增大的主因。(2)发电与抽水工况下,水轮机转轮承受着水流巨大摘要抽水蓄能机组多具有水头高、转速快、双向旋转、过渡过程复杂和运行工况多变等显著特点,机组运行稳定性成为关注重点,主轴摆度作为关键参数对机组的安全稳定运行尤为关键。某抽水蓄能机组主轴摆度在运行过程中出现了趋势性增大问题,威胁机组的安全稳定运行,文章从轴线状态、瓦温、动不平衡等方面进行了分析,结果对导轴承轴线进行调整解决主轴摆度趋势性增大的问题,并针对该问题提出进一步优化建
6、议方案,为今后解决该类问题提供借鉴意义。关键词抽水蓄能机组;主轴摆度;瓦温;动不平衡中图分类号TV743 文献标志码A某抽水蓄能机组主轴摆度异常问题分析于姗1,郝田阳2,杜雅楠1(1.国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院,北京100053;2.吉林敦化抽水蓄能有限公司,吉林敦化133702)运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 127的动能,当水力出现不平衡状态时,流入转轮的水流失去轴对称,导致水力不平衡的横向力出现,最终导致转轮振动及摆度6。但此次工作水头变幅不大,可见,主轴摆度趋势性增大与运行水头关系不大。(3)发电和抽水工况下,上
7、导瓦温变化不大,下导与水导瓦温有缓慢趋势性增大的现象,分别上升了3和6左右(图3)。下导瓦与水导瓦的热变形和刚度发生了一定的变化,这可能会造成主轴摆度发生增大现象。(a)上导瓦温变化趋势(b)下导瓦温变化趋势(c)水导瓦温变化趋势图3 导轴承瓦温变化趋势(4)发电工况下,上导处测得的不平衡相位没有发生明显变化,下导处测得的不平衡相位发生了缓慢趋势性变化,变化30左右;抽水工况下,上导与下导处测得的不平衡相均发生了缓慢趋势性变化,其中上导处较大,为?X?Y(a)发电方向上导摆度幅值变化趋势?X?Y(b)发电方向下导摆度幅值变化趋势?X?Y?(c)发电方向水导摆度幅值变化趋势图1 发电方向主轴摆度
8、幅值变化趋势?X?Y?(a)抽水方向上导摆度幅值变化趋势?X?下导摆度Y(b)抽水方向下导摆度幅值变化趋势?X?Y?(c)抽水方向水导摆度幅值变化趋势图2 抽水方向主轴摆度幅值变化趋势运行与维护 Running and Maintenance 128 今日制造与升级 2023.6100左右,下导处较小,约为10(发电与抽水工况下不平衡相位变化趋势如图4所示),这可能与转子运行后的应力释放、转子不均匀热变形、主轴状态变化及导轴承特性改变有关,这会降低配重块的作用效果,从而使得主轴摆度增大。(a)发电方向(b)抽水方向图4 不平衡相位变化趋势3 问题排查处理优先排查轴线是否发生偏移,对机组轴线进行
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