50MW水轮发电机有功功率范围的限制——案例研究

摘要

本文介绍了运行人员用来发现混流式水轮发电机组初始振动及共振现象扩大的真正原因的分析、测量和技术解决方案。stejaru水电站于1962年安装和投入运行，有两台50MW的水轮发电机。只有一台机组受上述振动增加的影响。共振只在特定的水头和功率范围内出现。最初的措施是监测振动并严格控制运行。因此规定了一个辅助服务上下限。为了找到根本原因，进行了振动测量、定转子几何尺寸测量和各种电气测量。与机械平衡相关的振动频率分量在整个运行范围都是恒值。共振发生在二次旋转谐波（10Hz）附近的频域内，其值是11Hz，对负载变化敏感。上机架的尼奎斯特（Nyquist）图（以位移值表示）是一个偏差很大的椭圆。根据这一细节以及其他的机械测量得出结论：不存在机械不平衡。电气测量结果也在要求的限值以内。定转子几何形状测量表明定子上半部分与下半部分之间存在位移，因此气隙不均匀。铁心的特殊设计在于将拉紧螺栓作为定位筋使用。螺栓是用来将铁心固定在机座上的，机座上采用“L”形带状连接。当铁心与机座之间的连接不牢固时，整体装配的共振频率降低。对于发电机机座进行系统检测的第一个结果是发现“L”形焊接带的70％发生断裂。重新焊接后进行测量，发现共振过程的振幅降低，但在高水头下共振增加。如今水轮发电机运行时对有功功率的范围与水库净水头之间的关系以及电厂中同时运行的机组数量有一个限制，由于维修的复杂性，决定将该水轮发电机纳入一个整体更新项目中。目前，通过严格的监测，机组可以运行在最低功率限值以内，并考虑了有功功率的最大和最小有功调节能力。