1、第第章章水水轮轮发发电电机机组组的的启启动动试试运运行行 本章内容本章内容水轮发电机组安装与检修水轮发电机组安装与检修水轮发电机组的振动和水轮发电机组的振动和平衡简介平衡简介机组起动试运行的程序机组起动试运行的程序和基本要求和基本要求机组起动试运行的目的机组起动试运行的目的和内容和内容第一节 机组启动试运行的目的和内容v机组起动试运行的目的 根据有关的技术规程和电站的设计资料，对水工建筑物、机电设备等进行一次全面的质量检查，并在实际运行中作出总体的鉴定。通过检杳发现尚未完善的工作，以及工程或设备所存在的缺陷，及时处理以保证电站能顺利地投产。在机组起动之前，以及试运行过程中对机电设备进行调整试验
2、。测定相关的运行参数或特性曲线，具体掌握机组的实际性能，为今后的长期运行提供技术准备。电站从试运行结束起转入试生产，施工单位与管理的业主单位之间，应在起动试运行以后进行交接验收工作。v起动试运行的甚本内容 机组起动试运行的工作范围很广，要进行从水工建筑物到机电设备的全面检查。一般说来包括试验检查和试运行两大部分，而且以试验检查为主。其基本内容有以下各项：X机组起动以前的检查机组起动以前的检查 X充水试验充水试验 X机组起动试运转机组起动试运转 X空载试验空载试验 X带负荷试验带负荷试验 X甩负荷试验甩负荷试验 X72h试运行试运行 v起动试运行工作的组织 机组的起动试运行是水电站建设后期所进行
3、的总体检验，涉及电站的各个部分。而且不少试验是首次进行，存在一定的风险，再加上技术要求十分严格，因此必须做到有严密的组织领导，要按照事先的计划安排来逐步进行。X严密组织，统一指挥。严密组织，统一指挥。X试运行要按规程规范进行，保证质量。试运行要按规程规范进行，保证质量。X试运行中必须作好记录。试运行中必须作好记录。第二节 机组启动试运行的程序和基本要求v一般规定 试运行前应根据规范的规定，结合电站具体情况，编制机组试运行程序或大纲、试验检查项目和安全措施。对机组及有关辅助设备，应进行全面清理、检查，其安装质量应合格，并经验收。输水及尾水系统(含尾调室)的闸门、阀门均应试验合格，处于关闭位置，进
4、人孔、闷头等应可靠封堵。水轮发电机组继电保护、自动控制、测量仪表及机组有关电气设备均应根据相应的规程规范进行试验合格。v机组充水试验 向尾水调压室、尾水管及蜗壳充水平压，检查各部位，应无异常现象。根据设计要求分阶段向引水、输水系统充水，监视、检查各部位变化情况，应无异常现象。平压后在静水下进行进水口检修闸门或工作闸门或蝴蝶阀、球阀、筒形阀的手动、自动启闭试验，启闭时间应符合设计要求。检查和调试机组蜗壳取水系统及尾水管取水系统，其工作应正常。机组技术供水系统各部水压、流量正常。v机组空载试运行 机组机械运行检查：X机组启动过程中，监视各部位，应无异常现象；机组启动过程中，监视各部位，应无异常现象
5、；X测量并记录上下游水位及在该水头下机组的空载开测量并记录上下游水位及在该水头下机组的空载开度；度；X观察轴承油面，应处于正常位置，油槽无甩油现象。观察轴承油面，应处于正常位置，油槽无甩油现象。监视各部位轴承温度，不应有急剧升高现象。运行至监视各部位轴承温度，不应有急剧升高现象。运行至温度稳定，其稳定温度不应超过设计规定值；温度稳定，其稳定温度不应超过设计规定值；X测量机组运行摆度测量机组运行摆度(双幅值双幅值)，其值应不大于，其值应不大于75的的轴承总间隙；轴承总间隙；X 测量机组振动，其值不应超过表测量机组振动，其值不应超过表81的规定，如果的规定，如果机组的振动超过表机组的振动超过表81
6、的规定值，应进行动平衡试验；的规定值，应进行动平衡试验；X 测量发电机残压及相序，相序应正确；测量发电机残压及相序，相序应正确；X 清扫滑环表面。清扫滑环表面。调速器调整、试验 X检查电液转换器或电液伺服阀活塞的振动应正常；检查电液转换器或电液伺服阀活塞的振动应正常；X 机组在手动方式下运行时，检测机组在机组在手动方式下运行时，检测机组在3min内转内转速摆动值，取三次平均值不应超过额定值的速摆动值，取三次平均值不应超过额定值的0.2；X调速器应进行手动、自动切换试验，其动作应正常，调速器应进行手动、自动切换试验，其动作应正常，接力器应无明显的摆动；接力器应无明显的摆动；X 调速器空载扰动试验
7、数据应符合设计规定；调速器空载扰动试验数据应符合设计规定；X 在选取的参数下，机组空载工况自动运行时，转速在选取的参数下，机组空载工况自动运行时，转速相对摆动值不应超过额定转速值的相对摆动值不应超过额定转速值的0.15。停机过程及停机后应检查下列各项：X录制停机转速和时间关系曲线；录制停机转速和时间关系曲线；X 检查转速继电器的动作情况；检查转速继电器的动作情况；X 监视各部轴承温度情况，机组各部应无异常现象；监视各部轴承温度情况，机组各部应无异常现象；X停机后检查机组各部位，应无异常现象。停机后检查机组各部位，应无异常现象。机组过速试验，应按设计规定以过速保护装置整定值进行，并检查下列各项：
8、X测量各部运行摆度及振动值；测量各部运行摆度及振动值；X 监视并记录各部轴承温度；监视并记录各部轴承温度；X 油槽无甩油；油槽无甩油；X 整定过速保护装置的动作值；整定过速保护装置的动作值；X过速试验后对机组内部进行检查。过速试验后对机组内部进行检查。机组自动起动，应检查下列各项：X录制自发出开机脉冲至机组升至额定转速时，转速录制自发出开机脉冲至机组升至额定转速时，转速和时间的关系曲线；和时间的关系曲线；X 检查推力轴承高压油顶起装置动作和油压应正常；检查推力轴承高压油顶起装置动作和油压应正常；X机组开机程序和自动化元件的动作应正常。机组开机程序和自动化元件的动作应正常。机组自动停机，应检查下
9、列各项：X录制自发出停机脉冲至机组转速降至零时，转速和录制自发出停机脉冲至机组转速降至零时，转速和时间的关系曲线；时间的关系曲线；X机组转速降至规定转速时，推力轴承高压油顶起装机组转速降至规定转速时，推力轴承高压油顶起装置应自动投入；置应自动投入；X机组转速降至规定制动转速时，转速继电器的动作机组转速降至规定制动转速时，转速继电器的动作情况应正常，并检查机组制动情况；情况应正常，并检查机组制动情况；X停机过程中调速器及各自动化元件动作应正常。停机过程中调速器及各自动化元件动作应正常。在发电机稳态短路升流情况下，应检查下列各项：X发电机逐级升流各电流二次回路不应开路，各继电保护装置接线发电机逐级
10、升流各电流二次回路不应开路，各继电保护装置接线及工作情况和电器测量仪表指示应正确；及工作情况和电器测量仪表指示应正确；X录制发电机短路特性曲线；录制发电机短路特性曲线；X在发电机额定电流下，跳开灭磁开关，其灭磁情况应正常。录制在发电机额定电流下，跳开灭磁开关，其灭磁情况应正常。录制发电机灭磁示波图，并求取时间常数；发电机灭磁示波图，并求取时间常数；X进行励磁装置进行励磁装置CT的调差极性检查及手动单元转子电流部分的调的调差极性检查及手动单元转子电流部分的调整试验。整试验。发电机升压试验应符合下列要求：X分阶段升压至额定电压，发电机及发电机电压设备带电情况均应正分阶段升压至额定电压，发电机及发电
11、机电压设备带电情况均应正常；电压互感器二次回路的电压、相序及仪表指示应正确。继电保常；电压互感器二次回路的电压、相序及仪表指示应正确。继电保护装置工作应正常；护装置工作应正常；X在在50及及100额定电压下，跳开灭磁开关，其灭磁情况应正常。额定电压下，跳开灭磁开关，其灭磁情况应正常。录取发电机在额定电压下的灭磁示波图，并求取时间常数；在额定录取发电机在额定电压下的灭磁示波图，并求取时间常数；在额定电压下测量发电机轴的电压；机组运行摆度、振动值应符合要求。电压下测量发电机轴的电压；机组运行摆度、振动值应符合要求。发电机空载工况下励磁装置的调整试验应符合下列要求：X励磁装置起励试验正常；励磁装置起
12、励试验正常；X检查励磁装置系统的电压调整范围，应符合设计要求；检查励磁装置系统的电压调整范围，应符合设计要求；X检查励磁调节器投入，上下限调节，手动和自动相互转检查励磁调节器投入，上下限调节，手动和自动相互转换，通道切换，换，通道切换，10阶跃量扰动，带励磁调节器开、停机阶跃量扰动，带励磁调节器开、停机等情况下的稳定性和超调量。其摆动次数一般不超过等情况下的稳定性和超调量。其摆动次数一般不超过2次，次，电压超调量一般不应超过电压超调量一般不应超过10，调节时间一般不超过，调节时间一般不超过5s；X改变机组转速，测得发电机机端电压的变化。频率每变改变机组转速，测得发电机机端电压的变化。频率每变化
13、化1时，自动励磁调节系统应保证发电机电压变化不超过时，自动励磁调节系统应保证发电机电压变化不超过额定电压的额定电压的0.25；X可控硅励磁调节器应进行断线、过电压等保护的调整及可控硅励磁调节器应进行断线、过电压等保护的调整及模拟动作试验，其动作应正确；模拟动作试验，其动作应正确；X可控硅励磁应在发电机带负荷及额定转子电流下，检查可控硅励磁应在发电机带负荷及额定转子电流下，检查整流桥的均流系数和均压系数，其值应符合设计要求。整流桥的均流系数和均压系数，其值应符合设计要求。在额定转速下，录制发电机空载特性，当发电机的励磁电流升至额定值时，测量发电机定子最高电压，定子电压以不超过1.3倍额定电压为限
14、。根据中性点接地方式不同，发电机应作单相接地试验，进行消弧线圈补偿或保护动作正确性校验。如机组设计有电气制动，则应进行电气制动试验。投人电气制动的转速、投人混合制动的转速、总制动时间应符合设计要求。v机组并网及负载下的试验 机组并列试验应具备下列条件：X发电机对主变压器高压侧经稳态短路升流试验应正常；发电机对主变压器高压侧经稳态短路升流试验应正常；X发电机对主变压器递升加压及系统对主变压器冲击合闸发电机对主变压器递升加压及系统对主变压器冲击合闸试验应正常，检查同期回路接线应正确；试验应正常，检查同期回路接线应正确；X与机组投人有关的电气一次和二次设备均已试验合格。与机组投人有关的电气一次和二次
15、设备均已试验合格。）机组带负荷试验：X有功负荷应逐步增加，各仪表指示正确，机组各部温度、有功负荷应逐步增加，各仪表指示正确，机组各部温度、振动、摆度符合要求，运转应正常。振动、摆度符合要求，运转应正常。机组负载下励磁装置试验，应符合下列要求：X在各种负荷下，调节过程应稳定；在各种负荷下，调节过程应稳定；X在有条件时，测定并计算发电机电压调差率应符合在有条件时，测定并计算发电机电压调差率应符合设计要求；测定并计算发电机电压静差率，其值应符设计要求；测定并计算发电机电压静差率，其值应符合设计要求；合设计要求；X可控硅励磁调节器应分别进行各种限制器及保护的可控硅励磁调节器应分别进行各种限制器及保护的
16、试验和整定；试验和整定；X在小负荷下进行电力系统稳定器装置在小负荷下进行电力系统稳定器装置(PSS)试验。试验。机组负载下调速器试验，应满足下列要求：X在自动运行时进行各种控制方式转换试验，机组的在自动运行时进行各种控制方式转换试验，机组的负荷、接力器行程摆动应满足设计要求；负荷、接力器行程摆动应满足设计要求；X在小负荷下检查不同的调节参数组合，机组速增或在小负荷下检查不同的调节参数组合，机组速增或速减速减10额定负荷，录制机组转速、水压、功率和接额定负荷，录制机组转速、水压、功率和接力器行程等参数的过渡过程，选定负载工况时的调节力器行程等参数的过渡过程，选定负载工况时的调节参数，应满足设计要
17、求。参数，应满足设计要求。机组甩负荷试验，应在额定负荷的25、50、75、100下分别进行，调速器的调节性能应符合下列要求：X甩甩25额定负荷时，录制自动调节的过渡过程。测额定负荷时，录制自动调节的过渡过程。测定接力器不动时间，应不大于定接力器不动时间，应不大于0.2s；X甩甩100额定负荷时，校核导叶接力器关闭规律和额定负荷时，校核导叶接力器关闭规律和时间，记录蜗壳水压上升率及机组转速上升率，均不时间，记录蜗壳水压上升率及机组转速上升率，均不应超过设计值；应超过设计值；X甩甩100额定负荷时，录制自动调节的过渡过程，额定负荷时，录制自动调节的过渡过程，检查导叶分段关闭情况。在转速的变化过程中
18、，超过检查导叶分段关闭情况。在转速的变化过程中，超过稳态转速稳态转速3以上的波峰不超过两次；以上的波峰不超过两次；X甩甩100%额定负荷后，记录接力器从第一次向开启方额定负荷后，记录接力器从第一次向开启方向移动起，到机组转速摆动值不超过向移动起，到机组转速摆动值不超过0.5为止所经为止所经历的时间，应不大于历的时间，应不大于40s；X检查甩负荷过程中，转桨式或冲击式水轮机协联关检查甩负荷过程中，转桨式或冲击式水轮机协联关系应符合设计要求。系应符合设计要求。在额定负载下一般应进行下列试验：X低油压关闭导叶试验；低油压关闭导叶试验；X事故配压阀关闭导叶试验；事故配压阀关闭导叶试验；X根据设计要求和
19、电站具体情况，进行动水关闭工作根据设计要求和电站具体情况，进行动水关闭工作闸门或主阀闸门或主阀(筒阀筒阀)试验；试验；X无事故配压阀的电站进行硬关机试验；无事故配压阀的电站进行硬关机试验；X灯泡贯流式机组的重锤关机试验。灯泡贯流式机组的重锤关机试验。在额定负载下，机组应进行72h连续运行。按合同规定有30天考核试运行要求的机组，应在通过72h连续试运行，并经停机检查处理发现的所有缺陷后，立即进行30天考核试运行。按设计要求进行进相试验，进相深度和相关保护整定应符合要求。机组条向运行试验，应检查记录下列各项：X记录关闭导叶后转轮在水中运行时机组所消耗的有记录关闭导叶后转轮在水中运行时机组所消耗的
20、有功功率；功功率；X检查压水充气及补气装置动作情况应正常。记录吸检查压水充气及补气装置动作情况应正常。记录吸出管内水位压至转轮以下后机组所消耗的有功功率；出管内水位压至转轮以下后机组所消耗的有功功率；X发电与调相工况相互切换时，自动控制程序及自动发电与调相工况相互切换时，自动控制程序及自动化元件的动作应正确；化元件的动作应正确；X发电机无功功率在设计范围内的调节应平衡，记录发电机无功功率在设计范围内的调节应平衡，记录转子电流为额定值时的最大无功功率输出。转子电流为额定值时的最大无功功率输出。对抽水蓄能可逆式机组，除了应满足上述要求外，一般还应满足其相关要求。第三节 水轮发电机组的振动和平衡简介
21、v机组振动的现象和危害 机组振动的现象 X轴向振动，也称为纵向振动。立式机组表现为上下跳轴向振动，也称为纵向振动。立式机组表现为上下跳动；卧式机组表现为前后串动。动；卧式机组表现为前后串动。X径向振动，也称横向振动。表现为在垂直于轴线的方径向振动，也称横向振动。表现为在垂直于轴线的方向上摇摆。向上摇摆。X绕轴线的扭转振动，表现为旋转不均匀、机组角速度绕轴线的扭转振动，表现为旋转不均匀、机组角速度周期性地加大和减小。周期性地加大和减小。振动的影响及危害X机组的转动部分和轴承受周期性交变力的作用，造机组的转动部分和轴承受周期性交变力的作用，造成螺栓松动、焊缝开裂，甚至使主轴因材料疲劳而损成螺栓松动
22、、焊缝开裂，甚至使主轴因材料疲劳而损坏。坏。X 机组固定部分的轴承、机架、地脚螺栓、连接螺栓机组固定部分的轴承、机架、地脚螺栓、连接螺栓等会因振动而变形、松动。等会因振动而变形、松动。X 机组输出的频率和波形会因振动而变化，降低供电机组输出的频率和波形会因振动而变化，降低供电的质量。的质量。X 严重的振动还会破坏机组运行的稳定性，致使机组严重的振动还会破坏机组运行的稳定性，致使机组无法运行。无法运行。v引起机组振动的原因水力原因 水轮机是机组转动的动力来源，它工作不稳定必然影响整个机组。水轮机及通过的水流方面，常见的主要问题有：X转轮四周水力不平衡。转轮四周水力不平衡。X反击型水轮机发生空腔气
23、蚀。反击型水轮机发生空腔气蚀。X导叶或轮叶产生不稳定的涡流。导叶或轮叶产生不稳定的涡流。X高水头长输水管道的机组，在负荷变化时可能因水锤高水头长输水管道的机组，在负荷变化时可能因水锤现象而造成振动。现象而造成振动。电气原因X发电机气隙不均匀发电机气隙不均匀X励磁系统工作不稳定励磁系统工作不稳定X三相负荷不平衡三相负荷不平衡X电力系统发生波动电力系统发生波动机械原因 X转动部分静不平衡转动部分静不平衡X转动部分动不平衡转动部分动不平衡X机组轴线缺陷机组轴线缺陷X轴承缺陷轴承缺陷 X调速器调试不良调速器调试不良 v关于振动原因的分析方法 为了找出一台机组发生振动的主要原因并加以消除，通常可以由以下
24、几方面着手进行分析：测量和分析振动的频率X振动的频率应该用测振仪测量，但须在不同部位和不振动的频率应该用测振仪测量，但须在不同部位和不同方向上测量，以求全面掌握机组的振动情况。同方向上测量，以求全面掌握机组的振动情况。掌握振幅与机组运行参数的关系X机组振动的幅度，尤其是振动严重部位的振幅，往往机组振动的幅度，尤其是振动严重部位的振幅，往往随某些运行参数变化。随某些运行参数变化。要在试验中查找和消除主要的振动原因 v发电机组的静平衡 转动部分的重心不在其轴线上，是机械振动中最常见也是最主要的原因之一。影响转动部分静平衡的主要部件有两个：一是发电机转子，尤其是叠片而成的磁扼，以及挂装在磁扼上的磁极
25、；另一个是水轮机的转轮。X发电机转子的静平衡除容量很小的以外，发电机的转发电机转子的静平衡除容量很小的以外，发电机的转子都是尺寸很大、重量很重的，其静平衡无法用试验子都是尺寸很大、重量很重的，其静平衡无法用试验的方法检查调整，只能依靠组装的工艺过程来实现。的方法检查调整，只能依靠组装的工艺过程来实现。X水轮机转轮的静平衡只能通过试验来检查和实现。尺水轮机转轮的静平衡只能通过试验来检查和实现。尺寸及重量较大的大中型转轮则只能用立式的试验台进寸及重量较大的大中型转轮则只能用立式的试验台进行静平衡。行静平衡。转轮静平衡立式试验台1转轮 2加配重处 3压盖 4螺母 5螺杆 6托架 7定心板 8平衡板
26、9平衡球 10底板 11底座 12千斤顶v水轮发电机组的动平衡 转动部分的动不平衡只在转动时才表现出来，也就只能用试验的方法去检查并通过试验进行纠正。水轮发电机组的动平衡试验比较复杂，必须用高精度的测振仪等设备，而且要在机组稳定于额定转速下旋转时反复进行测试。试验的假定 X转动部分动不平衡是由于存在某个不平衡重量引起的。转动部分动不平衡是由于存在某个不平衡重量引起的。X动不平衡引起的振动幅度与存在的不平衡重量成正比。动不平衡引起的振动幅度与存在的不平衡重量成正比。X如果存在两个如果存在两个(或更多或更多)不平衡重量，则总的振幅是各个不平衡重不平衡重量，则总的振幅是各个不平衡重量引起振幅的矢量和。量引起振幅的矢量和。试验的基本方法 X试加配重法试加配重法X相序表测量法相序表测量法
