導(dǎo)語：水電廠下機架振動管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1電廠概況

蘆下壩水電廠位于福建省永定縣永定河段仙師鄉(xiāng)境內(nèi)，系一引水式電站，兩臺機組采取單元供水。壩址以上集雨面積1050km2，電站最大水頭69.3m，最小水頭55.2m，設(shè)計水頭68.5m，設(shè)計流13m3/s，裝機容量2×6500kW。水輪機型號HL702-LJ-140,調(diào)速器型號CT-40，發(fā)電機型號SF6500-16/3300，機組額定轉(zhuǎn)速375r/min，電站兩臺機組分別于1973年9月、1974年9月投產(chǎn)發(fā)電。運行近15年后，又于1988年4月、1989年1月對1號、2號發(fā)電機進行了增容改造，改造后的發(fā)電機型號為SF8750-16/3300。

2下機架振動特征

1998年9月，在巡視過程中發(fā)現(xiàn)1號機上機架振動較明顯，特別是水平振動幅度較大(水平1.8mm，垂直0.2mm)，但尚未伴生上導(dǎo)瓦溫及推力瓦溫的明顯變化。停機檢查上機架各連接部位及定子基礎(chǔ)，并未發(fā)現(xiàn)松動。后檢查上、下機架及各部軸承，發(fā)現(xiàn)下機架基礎(chǔ)螺栓的二期混凝土有較明顯的裂紋和一、二期松脫現(xiàn)象(見圖1)，但機架和基礎(chǔ)螺栓連接的螺母沒有松動。開機運行觀察，發(fā)現(xiàn)下機架呈規(guī)律性較強的徑向擺動(篩狀擺動)，且擺動幅度基本不隨負荷變化而變化。電廠運行部門用4臺2t千斤頂把下機架的4只機腳頂在機墩邊壁上(徑向固定下機架)，如圖2所示，開機運行發(fā)現(xiàn)下機架的振動消失了，上機架的振動也隨之停止。

3下機架振動原因分析

電廠自投產(chǎn)和增容改造后已穩(wěn)定運行了20多年的時間，水機和電機因制造過程中的動靜不平衡而產(chǎn)生的振動、機組的水力振動、電機電氣振動等原因而誘發(fā)的振動將伴隨著機組的運行而存在并具有一定的規(guī)律性，根據(jù)電廠長期的運行經(jīng)驗分析，上述振動都不存在。1號機1995年12月大修至1998年9月也穩(wěn)定運行了幾年時間，不存在大修過程中因安裝質(zhì)量而引起振動的因素。據(jù)現(xiàn)場觀察分析，下機架基礎(chǔ)螺栓二期混凝土的裂紋和一、二期混凝土的松脫是造成下機架振動的最主要原因。

對于懸式發(fā)電機而言，下機架基礎(chǔ)受力相對較小，下機架基礎(chǔ)松動引起的振動很少發(fā)生。作用在下機架基礎(chǔ)上的垂直力有：下機架自重及頂轉(zhuǎn)子力。切向力有：機組停機時的制動力。徑向力有：主軸弓狀回旋時對下機架導(dǎo)軸瓦生產(chǎn)的離心力，此力通過軸瓦調(diào)整螺釘傳到了下機架。經(jīng)計算，作用的基礎(chǔ)上的垂直力及水平力(包括徑向力、切向力)均較小，不足以直接破壞基礎(chǔ)螺栓二期混凝土和機墩混凝土。從現(xiàn)場觀察，機墩也未產(chǎn)生裂縫，且未發(fā)現(xiàn)機墩導(dǎo)常振動。那么造成下機架基礎(chǔ)螺栓二期混凝土裂紋和松脫的主要原因是什么呢？筆者認為長期運行中的水平重復(fù)短期荷載的突然增大是造成基礎(chǔ)螺栓二期混凝土疲勞破壞的最主要原因。其破壞過程可以分為三個階段：第一階段是在二期混凝土澆搗初期，因基礎(chǔ)螺栓二期混凝土平面尺寸較小，僅為15cm×15cm，二期混凝土上部預(yù)埋40cm×60cm的鋼墊板，造成二期混凝土不易振搗，內(nèi)部缺陷較多，同時墊板下部也不易養(yǎng)護，使得混凝土硬化過程中干縮變形加劇，混凝土表面裂隙較發(fā)育(原設(shè)計未對二期混凝土提出特殊要求)。第二階段從1973年9月機組投產(chǎn)至1988年4月，機組在長達15年的穩(wěn)定運行中，二期混凝土一直重復(fù)受到較小的荷載，使混凝土的疲勞強度明顯降低。由于應(yīng)力集中也滋生了新的裂隙，使裂隙穩(wěn)定發(fā)展。第三階段從機組增容改造后至1997年9月，因增容后的機組轉(zhuǎn)動慣量比原來相應(yīng)增大30%，使下機架所受的水平力（切向力、徑向力）也比原來增大了。突然增大的水平力使混凝土局部應(yīng)力達到或超過混凝土疲勞強度，二期混凝土內(nèi)部原有的穩(wěn)定(假塑性變形)被破壞，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)不穩(wěn)定的裂隙擴展，有些裂隙迅速擴張，直至貫穿，同時表面也可見明顯裂紋，最終導(dǎo)致二期混凝土(包括基礎(chǔ)螺栓及基礎(chǔ)板)松脫，從而使下機架在主軸弓狀回旋徑向力作用下產(chǎn)生規(guī)律性較強的振動。當(dāng)千斤頂頂住下機架4只機腳后(徑向固定下機架)，下機架的振動消失，上機架的振動也由于下導(dǎo)軸瓦對主軸的徑向約束恢復(fù)而停止。

4結(jié)語

混凝土在短期荷載作用下的變形和破壞與其內(nèi)部裂縫的生產(chǎn)、擴展是緊密聯(lián)系的，下機架基礎(chǔ)二期混凝土雖然受力較小，但由于所受重復(fù)荷載次數(shù)高(頻率等于機組轉(zhuǎn)速)，在長達數(shù)億次的重復(fù)荷載后，混凝土疲勞強度明顯降低。機組增容后水平力(包括徑向力、切向力)的增大，使混凝土內(nèi)部應(yīng)力達到或超過(0.5～0.7)RP(RP為疲勞強度)，隨著重復(fù)次數(shù)的進一步增加，塑性變形加劇，最終導(dǎo)致疲勞破壞。

增容改造是充分挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力、增進電廠效益的有效渠道。在增容改造過程中，諸如水機和電氣的參數(shù)因直接與經(jīng)濟效益相關(guān)，考慮往往會比較全面，而許多相對隱蔽的、未直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益的項目往往容易被疏忽。增容技改作為一項系統(tǒng)工程應(yīng)全面考慮，切不可顧此失彼。