丰满十一号机组投产初期几个重大设备隐患的分析与处理

电力18讯：    摘要：丰满十一号机组自1998年投产发电以来逐步暴露了诸多不安全隐患。如发电机主轴端部补气室窜水；发电机轴电流长期超标报警、调速系统反馈钢丝绳多次折断、发电机上导轴承主轴摆度严重超标等诸多严重威胁机组安全稳定运行的重大隐患，通过采取行之有效的措施，从根本上消除了这些重大隐患，收到了较好的效果。本文主要介绍丰满十一号机组投产初期几个设备重大隐患的分析与处理情况。
关键词：水轮发电机组　投产初期　设备隐患　分析　处理
     丰满三期扩建工程是利用电站左岸原有的泄洪洞安装两台单机容量140MW的水轮发电机组。11号机组从1998年7月投产发电以来，经过3年多运行逐步暴露了诸多影响机组安全运行的重大隐患。如发电机主轴端部补气室窜水、发电机轴电流长期超标报警、调速系统反馈钢丝绳多次折断、发电机上导轴承主轴摆度严重超标等诸多严重威胁机组安全稳定运行的重大隐患。针对机组存在的上述问题，一方面，对机组的结构进行了认真分析；另一方面，对机组进行了大量的现场试验。综合分析，找到了引起上述问题的主要原因。通过采取切实可行的治理措施，确保了机组的长期安全稳定运行。
     1　存在的主要问题
（1）发电机主轴端部补气室窜水。机组自投产以来，时常在机组启动过程中出现发电机端部补气室窜水（随机性），造成发电机转子回路（滑环）绝缘急剧下降，迫使机组不能正常按调度命令开机并网运行。据不完全统计，在过去的三年中，十一号机组启停162次，发电机上部轴头窜水出现7次。
（2）发电机轴电流长期超标报警。在正常运行过程中，发电机轴电流长期超标（报警），导致机组在正常运行中长期占用故障信号报警光字牌，影响机组其它报警信号的正常发出。因发电机上部导轴承为钨金瓦，当发电机轴电流过大时，易烧损发电机上导瓦。
（3）机组调速系统反馈钢丝绳多次折断。11号机自投产以来，一直存在调速系统操作油管路振动过大问题，当机组在40MW-70MW负荷区间运行时（即调速系统分段关闭拐点附近），机组分段关闭装置时断时通，造成机组液压操作系统油管路产生强烈振动，不仅导致调速系统反馈钢丝绳折断4次，造成机组过速保护动作，导致机组取水口快速闸门动作、机组甩负荷停机 。机组在运行中因官路振动大速系统高压油（4.0MPa）操作油管路焊缝振裂3次，造成调速系统大量跑油。
（4）发电机上导主轴摆度严重超标。11号水轮发电机组为半伞式结构，机组有上导、水导两部轴承，推力轴承位于发电机转子的下方。该机组自投产发电机以来，发电机上导主轴摆度一直较大，机组在运行中最大摆度幅值高达0.80mm，远远大于规程规定的标准（0.45mm）。
     2　原因分析及处理
     2.1　发电机主轴端部补气室窜水
为了寻找在开机过程中多次出现主轴端部补气室向外窜水的主要原因，对发电机端部补气室的结构进行了详细分析，将与补气室相连的绝缘垫由原来的半圆形更换成整圆形，但发电机主轴端部补气室窜水问题始终未得到解决。对机组进行了多次试验发现，当机组技术供水电磁配压阀投入的瞬间（机组尚未转动），有大量水从发电机端部补气室向外窜出。通过对该机技术供排水管路的系统图及管路布置图进行分析，终于找到了发电机端部补气室窜水的主要原因是机组技术排水管路设计布置不合理所至。机组上导、下导及推力轴承冷却排水管的出口位于下游水位以下。在开机之前，技术供水总排水管内充满了空气，由于空气阻力的影响，当机组开机技术供水投入的瞬间，排水总管内水压瞬间上升，而排水管下游水位至推力轴承冷却水排水管和上导、水导轴承排水管交汇处之间的空气无法派出，造成推力轴承排水管中的水向唯一与大气连通的补气室流去。由于瞬间水量超出补气室的容积，导致机组在开机过程的瞬间发电机端部补气室向外窜水。
要彻底消除窜水问题，方法有两种：一是在推力轴承排水管与补气室排水管之间安装一个逆止阀门；二是在技术供水管路投入的瞬间，减缓机组技术排水管内的水压。由于补气室排水管的管径较大（Φ300mm）,需安装的逆止阀的体积、重量也较大，根据补气室排水管的实际布置情况，即无合适的位置安装逆止阀，又需按非标准重新设计、制造该阀门，因此方法一是不可行，只能采用方法二。即在技术供水电磁配压阀的操作油管路上安装节流装置。在不明显影响机组开机并网时间的前提下，通过延长电磁配压阀的开启时间，使发电机各部轴承冷却排水缓慢汇集，可使该管内的气体有效地排除，从而达到机组在开机过程中发电机端部补气室不窜水的目的。通过反复现场试验，在电磁配压阀的油源管上，将原Φ14mm的限流铜垫换成Φ1mm孔径的等厚度的铜垫，使得原来正常开机时技术供水管路上的电磁配压阀的开启时间由限流前的2秒延长到了15秒，有效地解决了机组补气室窜水问题。
     2.2　发电机轴电流长期超标