水力发电厂运行稳定性监测与评价分析

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1、水力发电厂运行稳定性监测与评价分析（湖南新华水利电力有限公司湖南长沙410000）摘要：影响水力发电厂稳定运行的因素较多，这其中发电机组振动是较为常见的问题之一。水力发电厂设备运行管理必须充分认识其危害性，结合现场测试数据进行深入研究，这样就要求我们明确机组运行稳定性的监测与相应评价方法要更只科学性。关键词：水力发电机组;运行稳定性;监测我国中小水力发电厂发展较为迅速，随着大量发电机组投入到实际生产，有关机组安装、调试、竣工验收等环节出现的问题亟待解决，否则机组会在运行中出现稳定性较差、摆度超标会造成机组零部件出现较严重的磨损直接危及到机组的

2、运行安全。木文结合案例对水力发电机组监测加以分析。一、水力发电机组运行稳定性的监测（一）布置机组试验测点实验结果的正确与否关键在于布置测点的合理性，科学布设测点可以真实地反映出机组的运行状况。否则会影响实验的准确性，无法为后期分析提供科学依据。1.测点布置与测量仪器振动位移值的测量多作为机组振动水平的评价标准，由于低频是传感器的特性，因此多使用速度型传感器。考虑到暂态过程，还需考虑传感器能否满足实际要求，从而确定是否需要使用加速传感器。振动测量应集中于导轴承、推力轴承的支架、轴承座等关键零部件，这样才能准确测量工况条件不同时因水利、机械、电磁

3、等诸多原因产生的振动。通常情况下，布置水平测点应在支架与轴承座呈90°的两个不同方向上位置上。针对周成机架部分的测点，需以旋转中心为核心，在一（两）个轴方向垂直布置出相成的测、6:，并在轴的径向布置岀相应的测点。以轴向和径向呈90°的两个方向布置相互垂直的测点。通过分析运行机组主轴运行轨迹、动态空间轴线，我们可获取导轴承与冋心度的实际荷载状况。未获取靠近导轴承承接处（主轴径向）的摆渡，通常使用电涡流传感器。当我们测量主轴摆度吋，一般将传感器布置在基础支架上。分析机架在机组运行吋的振动因素和暂态过程、工况运行轴向串动现象时，需将

4、电涡传感器安装于主轴方向。测量相位吋，通常使用电涡流或光电传感器。2.水压脉动测量部位测量水压脉动的主要部位有：钢管末端蜗壳进U断面处、上迷宫、水轮机转轮和活动导叶之间、条件允许情况下的肘管（进口、中部、出口端面）部位、尾水锥管段。针对混流式水轮机来说，上述布置测点可满足常规稳定测试要求。如功率、轴承支架应力变化以及导叶扭矩等特特殊情况还需进行奋针对性的监测。（二）试验工况机组测试的工况受实验0的与机组实际运行等因素影响，主要包括：机组转速呈现出逐级上升且达到额定（或超出）转速一一变转速试验；机组开机或停机以及机组甩负过程一一暂态过程试验；空

5、载、变励磁、变负荷等工况实验一一变负荷试验；当机组判定出现故障或机组奋调相任务吋通常不监测一一调相试验。二、水力发电机组运行稳定性评价与分析（一）评价机组振动、摆度、水压脉动的标准监测发电机组振动与摆度多以GB/T6075-2002《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动》为标准，还可结合GB/T11348—1999《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》规定的标准来制定评价标准，并确定在线监测报警值。水压脉动的评价依据与监测报警值多依据轮转模型试验验收规程与转轮技术指标，还可参照GB/T17189—1997《水力机械振动和脉动现场测试规程》确定

6、评价依据。（二）分析水力发电机组稳定运行的方法分析机组运行稳定性必须结合完整的监测数据，这样的结论才具科学性。根据不同发电机机组运行状况加以分析如下：1.分析带负荷机组与暂态过程的振动与摆度频谱以某电厂机组为例，由于水力因素影响导摆度不大，苏主轴摆度受转频影响较大。这样可判断主轴通常不会出现曲轴或严重不对中的情况。分析上机架垂直振动级联图后发现，上机架垂直振动模态分别为65.7Hz、15.4Hz,如机组出现停机会完全关闭导叶，虽然励磁开关完成断开，但其转速仍然较高。分析摆度主要受静态弯曲与质量不平衡影响，由于静态弯曲始终处于恒定状态，因此停机

7、过程中的机组摆度主要原因在于质量不平衡。顶盖振动与水导摆度则是水力激振的主要原因。当符合区间不同吋，可将水力激振的频率特征划分为四个主要成分：第一，转频脉动较为明显的两个区域为0〜5MW与20〜25MW;第二，脉动出现在50〜70Hz以及0〜16MW负荷区间；第三，当负荷区间为10—15MW吋，会出现低频涡带（1.4Hz左右），同时会直接影响到发电机组的运行稳定性;第四，无论哪个负荷区都会存在叶片频率脉动，但其脉动数值相对较小。2.机组受不平衡力作用的振动处理方法以国内某发电机组为例，该机组机架水平振动为：280μm,机架摆度为890&

8、mu;m。为保证分析的可靠性，我们从发电机组的启动、变转速、变励磁以及变负荷等不同工况条件下全面测试振动、水压脉动以及摆度等实际参数。结合频谱测试结果，可判断上机架