灯泡贯流式机组水导轴承振动评估

【目的】对于采用扇形支撑结构的灯泡贯流式机组水导轴承,水平方向的结构刚度不足,造成振动值偏大,需要对水导轴承振动进行评估,确定合理的振动限值,保障机组的安全稳定。【方法】对同类型机组的振动情况进行统计分析,开展有限元计算、振动和动应力的真机测试,分析动应力和振动的相关性,对水导轴承结构疲劳特性进行评估。【结果】结果显示:水导轴承水平振动统计样本分布的中位数为131.6μm,根据标准要求取1.6倍中位数即200.0μm作为振动限值的参考值;通过对凌津滩电厂机组水导轴承有限元的分析和真机实测,水导轴承体最大静应力为33.8 MPa,远小于许用应力要求,试验工况下水导轴承最大水平振动峰峰值为91.0μm,扇形板最大动应力峰峰值为1.4 MPa。【结论】结果表明:灯泡贯流式机组水导轴承水平振动随机组有功功率的增加而增加,振动与动应力主要频率为机组转频和桨叶叶片倍频率,且振动幅值与动应力幅值具有良好的线性关系,可通过线性拟合预测振动幅值在200.0μm下的动应力。根据得到的极限动应力结合有限元分析所得到的静应力数值,通过S-N曲线可得到水导轴承支撑结构的疲劳寿命和损伤系数,结果表明其能够满足使用寿命周期要求。

灯泡贯流式机组轴承润滑油回路设计研究

对某灯泡贯流式机组电厂经常出现开机时因导轴承油流不满足,导致开机时间过长事件的原因进行分析和判断,通过从润滑油机械管路、电气控制回路、监控系统PLC程序控制逻辑3方面开展研究,制定了切实可行的方案,可为从事同类型机组运维工作的同行提供参考。

灯泡贯流式机组主轴密封运行分析及挡水装置的应用

在河流汛期,高强度降水与携带的大量泥沙通常会导致水电站机组主轴密封面临严峻挑战,引发各类的渗水问题。这些渗水沿着持续旋转的主轴渗透至水导轴承区域,进而造成润滑油乳化现象,显著降低其润滑成效,对机组运作的平稳性构成威胁。为解决此难题,设计了适用于灯泡贯流式机组的主轴密封防护设施—挡水环板系统。巧妙地安置于水导轴承和主轴密封的间隙之中,稳固地套覆于主轴外侧,实现了对渗水的有效阻隔。在沙南水电站,选取特定机组展开了挡水设施的实地安装与密封性能综合测试。实验数据清晰显示,该挡水设施明显加强了主轴密封的防水效能,成功阻止了渗水侵入水导轴承,大幅减少了因漏水带来的机组非计划停机频次。此举除了保证了机组在既定发电任务中的连续高效运作,消除了主轴密封漏水量超标对机组安全运作的潜在隐患,为水电站的安全稳定运营提供了扎实的技术支撑。

灯泡贯流式机组转轮室裂纹分析及新型结构应用

灯泡贯流式机组的转轮室为转轮提供了一个密闭的工作环境,减少了导水机构过流时的泄漏和能量损失。转轮室在灯泡贯流式机组中起着至关重要的作用,对于保障整个水轮机的正常运行和高效性能能量转换中发挥着不可或缺的作用。但近年来由于转轮室结构设计、材料选择、焊接工艺等多种因素的影响,导致许多电站轮室发生环筋、本体裂纹缺陷,严重影响机组安全运行。本文将从转轮室振动、裂纹产生的原因及新型结构转轮室应用方面进行阐述,旨在为灯泡贯流式机组转轮室结构设计及安全运行提供可行性借鉴。

海勃湾电站灯泡贯流式机组新型外置辅助冷却系统设计及应用

黄河海勃湾电站安装有4台灯泡贯流式机组,冷却方式采用密闭二次循环冷却,在夏季大负荷期间冷却水温度较高,各发热部件降温效果下降,导致机组发电机定子、绕组、推力瓦、油槽温度普遍较高,对电气元件绝缘及机组安全运行产生不利影响。针对电站实际情况,研究设计了一种新型外置辅助冷却系统。该系统首次应用在多泥沙河流灯泡贯流式机组,用于辅助发电机及油系统冷却降温,为多泥沙灯泡贯流式机组电站采用密闭二次循环冷却方式,高温大负荷期间机组温度高、冷却效果差提供了新的解决方案,通过辅助冷却改造可以基本保证机组温升符合设计规范,确保了机组运行可靠。

安泰水电厂灯泡贯流式机组轴承润滑油系统技术改进

自2020年12月安泰水电厂首台灯泡贯流式机组投入运行以来,该电厂的6台水轮发电机组在运行过程中,轴承润滑油系统故障频繁出现,导致多次开机失败或事故停机。本文主要介绍了安泰水电厂轴承润滑油系统的主要设备、运行方式以及针对该系统的技术改进措施。文章从机械部分、电气部分和运行方式三个方面分析了故障原因,并实施了改进方案,有效解决了由于轴承润滑油回油流量波动大、不稳定引发的机组非正常停机问题,确保了水轮发电机组的长期稳定运行。这些改进对于提高灯泡贯流式机组的运行安全稳定性具有良好的参考意义。

不同采集水头对灯泡贯流式机组运行工况的影响分析

在保证电站安全稳定运行的基础上,对某电站1号机组开展基于毛水头、净水头的优化运行性能分析。通过对比低水头、高水头条件下的机组有功、协联关系、主要稳定性数据,从而评价机组在哪类设置水头具有更优的综合经济效益,以便后期指导机组开展水头采集优化的提质增效工作。

马面坡电站灯泡贯流式机组透水事故的分析与处理

马面坡电站发电机组为灯泡式贯流机组,于2019年底完成增效扩容改造,改造后电站总装机容量为2×3000kW。2021年4月,电站发生定子排污管透水倒灌事故,导致定子内进水,进入定子的水被旋转的转子带起,使得整个定转子绕组和风机等内部设备浸水,机组保护动作,紧急停机。经过排查发现,是由于定子排污管穿过水机座环竖井壁时,与竖井壁之间的焊缝及钢管发生断裂而产生的透水事故。经过流道排水后可清楚看到,排污管及排污管上的法兰裸露在水中,排污管管径较小,排污管上的法兰在水流的推动下不停摇动,使得管路根部及焊缝疲劳受损,进而断裂。在经过管路走向重新布置和焊接方法改进等抢修工作及定转子清理干燥后,机组投入正常运行。图5幅,表1个。

浅析灯泡贯流式机组逆功率保护动作原因及防范方法

灯泡贯流式机组设计水头低、引用流量大、过流部件尺寸较大,且主轴为卧式布置,调速器部件所需驱动力要求较大,容易造成导水叶控制系统在运行中稳定性相对较差。同时,机组在运行过程中由于水头变化率较大,调速器为适应稳定的负荷输出和最优效率,导叶、桨叶调节都较为频繁,导致调速器系统出现故障的次数增加。由此可见,贯流式机组特有的设计、安装和水流特性,会使导叶非正常关闭的可能性增加,机组出现逆功率运行的几率相对较大。这种低水头水轮机在逆功率运作期间,由于水流的减少可能造成内部压力急剧下降,这可能会触发局部汽泡、汽穴的生成。当压力重新上升时,汽穴会迅速崩解,从而触发高频高压下的微观水击效应,对转轮叶片造成疲劳损伤、温度攀升甚至电化学腐蚀,这就是所谓的汽蚀现象。要想防止汽蚀的发生,就得对灯泡贯流式水轮发电机组实施逆功率保护。对此,文章以贯流式水轮发电机的独特性质为基础,深度探讨了导致逆功率保护频繁触发的主要因素,并给出了针对性的预防和控制方案。

灯泡贯流式机组轴承润滑油系统油泵控制措施优化研究

小溪滩水电站灯泡贯流式水轮发电机组发生过烧瓦事故,为了消除烧瓦故障,研究事故产生的根源。研究发现由于PLC控制模式下CPU死机,导致控制指令无法更新,主油泵停止运行,备用油泵不会自动启动,最终运行的机组因缺少润滑油而造成烧瓦。为了消除烧瓦事故,设计了润滑油系统油泵控制的优化方案,增设油泵备用控制系统、改善PLC运行环境、新增油位控制器等改进措施。结果表明:方案解决了因CPU死机导致的烧瓦缺陷,取得投资少、控制稳定的良好效果。同类灯泡贯流式机组的PLC控制模式相同,研究方案彻底消除发现的重大事故隐患,为水电站安全、高效运行提供保障,具有一定的推广价值。

基于多源信号融合的灯泡贯流式机组故障特征提取

水电机组在非平稳工况及异常运行状态下,会产生剧烈的振动并发出刺耳的噪声。针对上述振动和音频信号,以灯泡贯流式水电机组为研究对象,通过布置高精度的加速度和音频传感器,对机组各部位的振动和噪声进行实时监测,采集振动和音频的多源融合信号。采用核主元分析法(KPCA)与改进的K-Means聚类算法提取多源融合信号频率幅值均方根参数,得到水轮机桨叶碰磨、本体敲击及发电机局放等故障的能量分布与特征值,构建了能够反映机组状态的六维特征向量模型。现场故障模拟试验表明,该模型能准确识别出对应故障,为机组检修维护提供了有力支撑。

灯泡贯流式机组主轴密封运行分析及挡水装置的应用

河流汛期较高的降雨量和泥沙含量会使水电站机组主轴密封出现不同程度的漏水现象,密封部位的漏水沿着旋转的主轴流入水导轴承,引起润滑油的乳化,降低油的润滑效果,从而影响机组运行的稳定性。针对以上问题,提出一种新型灯泡贯流式机组主轴密封挡水装置,在水导轴承与梳齿密封之间设置了挡水环板,固定套设在主轴外表面,并在炳灵水电站机组进行了改造和密封性能测试。测试结果表明,加装挡水装置有效防止了主轴密封漏水进入水导轴承,降低了机组运行停机时间,在保证完成机组发电任务的同时,解决了主轴密封的漏水量超标危害机组安全运行的问题。图3幅,表1个。

影响灯泡贯流式机组振动的因素分析

贯流式水轮机最早出现在19世纪末,距今已经有100多年的历史,我国从上世纪80年代以来的水电站建设中大量用到了贯流式水轮机,应用最广泛的为灯泡贯流式水轮机组,在20米以下的水头已经进入了一个新的应用阶段。我国拥有着丰富的水资源,通过灯泡贯流式水轮机组开发水资源具有非常大的潜力。但灯泡贯流式水轮机组在运行期间可能会存在异常的振动情况,导致结构损坏,影响发电效率。本文主要针对导致贯流式机组振动的因素进行分析,探讨弱化振动的相关策略,希望能达到优化贯流式机组运行的目的。

灯泡贯流式机组正推力瓦温度异常原因分析及处理

居龙潭水电厂安装有2台单机容量30 MW的灯泡贯流式水轮发电机组,文中针对该水电厂2号机组连续运行期间正推力瓦瓦温异常升高(接近报警值65℃)现象,介绍了该类型机组正推力瓦温度异常情况、异常原因分析的方法及相关处理措施,供同行业人员交流探讨与参考。

灯泡贯流式机组水导轴承振动偏大问题分析

文中根据灯泡贯流式机组水导轴承的特点,分析了导致水导轴承振动超标的原因,并以某电厂为例,采取了针对性的排查措施,最终明确了该电厂水导振动偏大的主要原因为水力因素,主要包括协联关系、桨叶开口不均匀和导叶开度不均三个方面,同时针对问题提出了优化建议。

基于正交设计的灯泡贯流式机组关闭规律优化

建立以转速升高、导叶前水压力以及轴向水推力组成的过渡过程目标函数,选取了相应的权重系数.采用适于多因素、多水平的正交设计计算法进行机组关闭规律寻优.给定导叶第一段关闭时间,以第二段关闭时间、分段点开度和桨叶关闭时间为因子,每个因子取4水平进行正交设计计算.研究表明:最佳导叶、桨叶关闭规律下,转速升高、导叶前水压力、轴向水推力以及尾水管进口压力等过渡过程品质较优化前有明显的改善.桨叶缓慢关闭能减小引水管中水击压力以及尾水管进口的真空度,可显著降低机组转速升高及轴向反推力.通过正交设计计算法可以寻求较佳的关闭规律,使灯泡贯流式机组在甩负荷时获得较好的过渡过程,对保障电站安全稳定运行具有指导意义.

灯泡贯流式机组的状态监测与故障诊断系统设计

灯泡贯流式水力组以其可利用水头资源丰富,机组效率高等优势,广泛应用于我国中、低水头电站领域。但由于其自身结构的独特,时常导致机组在运行过程中出现非正常振动现象,威胁机组的正常运行。从其自身结构特点入手,针对灯泡贯流式机组的常见振动故障,进行测点重新布置,设计并搭建了机组振动监测与故障诊断平台,最后,对黄河河口电站的部分振动故障进行了分析,总结。

灯泡贯流式机组协联优化试验分析

灯泡贯流式机组具有低水头、大流量的特点,运行中导桨叶协联关系对机组的运行效率及稳定性影响较大。本文针对某灯泡贯流式机组开展了真机协联优化试验分析,通过真机试验对机组的协联曲线进行了优化,提高了水轮机出力及效率,改善了机组的运行稳定性。

参数自整定Fuzzy-PI复合控制技术在灯泡贯流式机组中的应用

为了解决常规PID调速器很难使灯泡贯流式机组具有满意的动态特性这个问题 ,在分析模糊 (Fuzzy)控制技术和PI控制技术特点的基础上 ,将两者结合起来 ,形成参数自整定Fuzzy -PI复合控制技术 ,获得了良好的控制效果。在介绍了参数自整定Fuzzy -PI调节器原理的基础上 ,通过两者频率扰动响应曲线对比 ,看出参数自整定Fuzzy

故障受油器影响下灯泡贯流式机组非线性振动特性

针对故障受油器引发的灯泡贯流式机组事故,为提高机组运行的安全性和稳定性,基于构建复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组轴系模型及其运动微分方程.应用数值计算方法分析有无故障受油器系统动态特性的差异,对系统在励磁电流、气隙静偏心以及动偏心变化过程中的非线性振动特性进行研究.结果表明:故障受油器的存在虽加大了转子非稳态运动范围并激发转子不利振动形式,但其对抑制系统振幅、削弱谐波成分表现出一定的积极作用,使机组受迫振动程度得以减缓;相比于数值固定的静偏心,随机组转动而不断变化的动偏心可使系统产生拟周期、周期二等丰富的动态响应形式,并进一步缩减了系统整体稳定运行范围,需引起足够重视.研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供一定借鉴.