东江水电站3号机减振增容改造及效益分析.doc

东江水电站3号机减振增容改造及效益分析1概况东江水电站位于湘水支流耒水中上游，控制流域面积4 7 1 9 km 2,以发电为主, 兼有防洪、航运和工业用水等综合效益安装4台机组，于1 9 8 7年1 1月首台机组发电, 在系统中主要担负调峰和事故备用任务由于机组投产以来，振动非常大，不仅不能调频, 而且严重威胁发电和水工建筑物安全，因此，我厂计划五年内完成4台水伦发电机组减振增 容改造，3号机组属首台改造项冃2 0 0 2年7刀1 3号机减振改造主体工程正式开 工，通过半年的努力，3号机于2 0 0 3年1月8 LI上午1 0时通过7 2 h试运行，标志着 其主体工程全面竣工2原电站存在的主要问题东江水电站原机组是容量为1 2 5MW的混流式水轮发电机组，转轮型号HL 1 6 0-L J-4 1 0原机组投产以来，相继发生水伦机振动、转轮叶片大量裂纹几频繁出现、 上冠下环空蚀严垂、尾水悖里衬撕裂、十字补气架脱落、尾水进人门开裂、导水机构连臂松 动、水导轴承松动、导瓦间隙增大、人坝裂纹等重人问题2. 1水轮发电机组振动的主耍原因1 ）水轮机设计选型不当大东江机组运行水头范围为8 1 m〜1 3 9 m,水头变 幅过大。

额定水头为118 . 5 m,而原机型最优工况的设计水头10 4m，在120m以 上水头运行，水伦机存在鮫大不宜运行工况区2）机组转速选择偏低东江机组的额定转 速因历史原因选用16 6. 7 r /m i n ,在高水头段远离最优工况，致使转轮进口水流冲 和较人，水流对叶片头部形成撞击，并产生复杂的高频或中频水压脉动3 ）制造质最差 转轮进出口节距误差大，最人为1 4.2% （标准为3%）；叶片焊接时安放角度位置有偏 差，而界种钢焊接工艺质量乂得不到保证，加剧了机组的振动和破坏2 . 2定子铁芯松动原因1）制造质量先天不足铁芯冲片材质选择不当，本身不平度大，而口漆膜热收缩 量大；齿压条刚度不够，不能克服齿部散张问题2 ）铁芯压装置不合理如何保持铁芯的 压紧力，并补偿铁芯长时间运行麻产生热膨胀变形没有采取冇效措施3）安装工艺质量存 在问题小齿压板和压指高差超标，造成铁芯波浪度在运行中增大4）水轮机的强烈振动 是加剧定了铁芯松动的外因2. 3大坝界常振动的原因引起人坝异常振动的振源来白水轮机现场测试发现水轮机在振动区运行存在一振 动频率接近人坝自振频率，形成共振的条件初步测试得出人坝引水背管不是引起大坝异常 振动的振源。

3减振增容改造过程根据试验结果和对国内改造机组考察分析，认为对东江机组采取叶片修型、改造泄 水锥和强迫补气等方法都不能根木消除机组振动C解决东江机组严重缺陷和减轻大坝界常振 动的有效途径是重新进行水轮机水转轮的水流设计，重新设计并彻底翻新定子，将减振改造 放在首位，兼顾增容3. 1前期准备工作1 9 9 7年9月至1 9 9 9年3月，华中理工大学、湖南省电力试验研究所、武汉 水利电力大学和东江水电厂对机组及大坝振动进行了较全而的试验研究，共进行了 1 6台次 的真机振动试验、大坝振动试验、机组振动与大坝振动关系试验等，分析了机组振动和大坝 振动的原因；1 9 9 9年4月2 8 LI由湖南省电力公司在东江水力发电厂主持召开东江水轮 发电机组减振改造研讨会；1 9 9 9年1 1月1 9日，由湖南省电力公司在长沙主持召开了 东江水轮发电机组减振改造安全技术论证会，与会专家就东江水轮发电机组减振改造安全技 术论证进行了深入讨论；东方电机股份有限公司通过投标于2 0 0 1年2刀7日与湖南东江 水力发电厂签订了机组减振改造合同3. 2改造方案东江水力发电厂与国内外专家在反复研究论证的基础上，一致认为：在对机组实施 减振改造过程时，要在满足东江现有流道条件下，所选用的新转轮--定要达到减振的目的， 同吋要将提髙机组效率、提高电站调峰容量、减少导叶漏水、实现调相运行有机结合，并且 要避开大坝固有频率以避免产生大坝共振；在实施减振改造中，仍应注意采取诸如补气消涡 等拈施，以达到综合治理振动问题的冃的。

同时在定了改造中，电机设计应充分考虑机组适 应调峰和调相运行的工况，特别应采取抬施降低端部漏磁在多个方案中推荐选择机组不变转速的方案水轮机不能套用现有转伦型号，应设 计适合东江运行悄况的转轮发电机只改造定了，不改造转了东方电机股份冇限公司水轮 机技术部门根据合同的技术协议要求，结合电站的具体实际参数，将减振改造放在首位，兼 顾增容，用目前世界上最先进的c FD技术进行水力优化设计，通过模型试验最终确定H L D 3 1 2-L J- 4 2 3. 1型立轴混流式水轮机3. 3改造内容1）水轮机改造内容：转轮装配（含泄水锥、联接螺栓、螺母、销钉等）；主轴密封（包 括检修密封）及相应的管路和表计；顶盖（含固定上漏环、真空破坏阀）；底环及基础环； 导水机构传动部件（拐臂、连杆、连杆销）；导叶上、中、下轴套及套筒；导叶；补气装置; 与改造有关的座坏底部；与改造有关的尾水管里衬；2 ）发电机改造内容：发电机转子保葩, 定了全新拼装，包括发电机的定了机座、定了铁芯、定了线棒等，新定了直径近1 Om、重 量近2 5 0 t o4效益分析4 . 1减振效益由东江水电厂、东方电机厂、湖南省电力试验研究所三个单位组成的验收组，对3 号机稳定性和机组效率及出力进行了实验验收。

将机组工况分别稳定在：空载、1 OMW、 2 OMW、、1 3 OMW、满负荷，每个工况点稳定5 m i n〜1 Om i n,待机组负荷稳 定后，用测试仪录下机组各测点的振动、脉动以及噪声情况在试验过程中，安排专人监视机组的负荷、水位变化情况，详细记录与试验有关的 背景参数，如：机组各导轴承的调整间隙值、主轴轴线偏差值、各稳定工况下的导叶开度、 实际负荷、上下游水位、环境温度、环境湿度等通过鉴定，在水轮机室靠机坑里衬脚踏板上方1 hi处、距尾水管和蜗壳进入门1 m 处、距补气装Kim处的噪音均小于8 5 d B；在正常运行工况下发电机上机架的水平方向 双幅振动量小于0.12 mm,在对•称负载下，定子诙芯1 0 0 H z的双幅振动值小于0・01 mm,机组稳定性指标完全满足合同要求这不仅使机组能更好的调频调相，改善电网电 能质量，而R捉高机组健康水平，保护水工建筑物安全4. 2经济效益通过实验鉴定，机组容最由1 2 5MW增加到1 4 5MW,提高了机组调峰能力, 机组效率也比改造前有很大提高以机组在水头13 0m、出力1 2 5MW运行为例，机组 效率由0.873增加到0.93,过机流量由1 1 4 m 3 / s减少到1 0 6 m 3 / s，发 电耗水率由3 . 3m3 / kWh减少到3. 0 5m3 / kWh。

如果4台机都改造以后，仅 此一项多年平均电量增发0 . 9亿k W h ；特别是在防汛紧张期，满负荷发电流量由原來的 4 5 6 m3 / s增加到5 0 0. 8 m3 / s ,减少弃水，提高水量利用率，极大提髙我厂的 经济效益和防洪效益5结束语东江机组减振增容改造工程是一项具冇开创性和富冇挑战性的系统工程，这样大规 模的机组改造是我省水电机组改造史上的第一次没有实战经验，全靠白己来摸索，在工作 小遇到了许多意想不到的困难与难关我厂技术人员和检修人员在挫折面前不气馁，困难面 询不低头，发扬了勇猛顽强、连续作战、敢打敢拼的优良作风榕心组织施工，严格质量管 理，严肃安全纪律经过不懈的努力，按照预期冃标完成了 3号机改造任务，这标志着东江 电厂机组检修安装水平达到一个新的高度东江水电站3号机减振增容改造，从立项到竣工历吋5年，不仅提高了机组安全水平和经济效益，还为今后其它机组改造积累了丰富经验。