水轮发电机组摆度传感器的安装位置

张 瑞

（大唐四川电力检修运营有限公司，四川 成都 610037）

1 引言

水轮发电机组摆度过大是一种有害现象，会影响到机组的使用寿命。摆度过大会造成瓦温过高烧瓦、轴领局部过热变形、转轮与过流部件撞击、零部件疲劳、轴承螺丝松动等，这对于水轮发电机组运行来说相当危险，严重地威胁机组安全运行。摆度通频值大小通过电涡流传感器测得，测量值是判断机组是否安全运行的重要数据，摆度测量准确性至关重要[1，2]。

机组摆度过大，根据水轮发电机组的特性，产生原因主要有机组轴线折线度和垂直度不够、轴承刚性不够、动不平衡、水力不平衡、传感器问题等。如不是上述原因造成摆度过大，那么本文提出的水轮摆度安装位置影响摆度测量值，为机组在线监测的数据准确性提供参考。

2 摆度过大测试分析

2.1 机组概况

某电站2 号机组额定转速214.3 r/min,额定负荷18 MW，推力是刚性支撑，水导瓦是橡胶材质，水导单边间隙300 μm，机组A 修后进行验收试验[3]，第一次试开机水导摆度通频值最大达到703 μm，各导轴承瓦温正常，温差不大，详见表1。

表1 2 号机组开机后带4.5 MW 负荷各稳定性参数

2.2 机组摆度的测量及分析

检查检修数据记录，盘车、推力瓦受力的数据合格，水导轴承刚性满足设计要求，电涡流传感器鉴定合格。经25%nr、75%nr、100%nr速变转速测试，详细数据见表2、表3、表4。

表2 2 号机组25%nr 上导、水导的数据

表3 2 号机组75%nr 上导、水导的数据

表4 2 号机组100%nr 上导、水导的数据

通过表2~ 表4 变转速数据可以看出，水导摆度通频值在25%nr达到400 多μm，但从25%nr~100%nr变转速过程中，水导摆度通频值变化很小，转频幅值接近通频值，转频值相位基本不变。不满足动不平衡特征（转频幅值与转速的平方基本成正比关系；同一位置的两个摆度相位差基本成90°），未进行变励磁测试。2×频分量基本没有，机组轴线度符合设计要求。

通过试验数据、盘车数据、推力受力数据、传感器线路校验可以肯定，水导摆度过大原因不是动不平衡、主轴轴线度和垂直度、轴承刚性、传感器等问题[4]。

3 机组摆度的安装位置

通过相关试验数据进行分析，不是机组轴线折线度和垂直度不够、轴承刚性不够、动不平衡、水力不平衡、传感器问题等引起摆度过大。摆度过大，瓦温正常，怀疑原安装位置的摆度接近实际值。技术人员拆开水导轴承盖，在水导瓦架位置增加安装摆度传感器，进行空转测试。

经过空转测试，水导两处位置摆度测量相差很大，详细数据见表5。技术人员对原摆度传感器安装位置进行检查，发现被测主轴部位（见图1 原传感器安装位置）在厂家未进行精加工，加上未对该部位的圆度、中心进行校验，此被测主轴部位与轴领不同心，说明摆度的安装位置直接影响摆度测量的准确性，摆度安装位置是保证摆度测量准确性的技术条件之一[5]。

图1 水导传感器的安装位置

表5 2 号机组水导的数据

为保障机组水导轴承安全经济运行，在水导轴承处选主轴精工面安装摆度传感器（见图1 现传感器安装位置，主轴精加工面与轴领同心）。再次开机对上导、水导摆度进行测量，机组空载时水导摆度X 测量值280 μm，水导摆度Y 测量值234 μm，与瓦架处测量值相近，接近水导摆度实际值。考虑到机组开机时间短、未带负荷，水导轴承润滑系统未建立。经过72 h 满负荷运行，水导摆度X 保持210 μm，水导摆度Y 保持109 μm（见图2），上导摆度变化很小。机组恢复到正常运行状态。

图2 72 h 满负荷水导摆度测试数据

图3 电涡流工作原理图

4 结语

电涡流传感器的工作原理：当接通传感器系统电源时，在前置器内部会产生一个高频信号，该信号通过电缆送达探头的头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1 的范围没有金属导体接近，则发射到这一范围内的能量都会被释放；反之，如果有金属导体接近探头头部，则交变磁场H1 将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场会产生一个方向与H1 相反的交变磁场H2，由于H2 的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。这种变化既与电涡流效应有关又与静磁学效应有关。

电涡流传感器测量的主轴部位的圆度、油漆、污物等都会影响测量准确性，摆度是水轮发电机组稳定性参数的重要指标，摆度也是机组安全运行分析数据之一，摆度过大必须停机检查，消除机组故障，才能开机运行。摆度测量准确性至关重要。如摆度测量准确性得不到保证，就会没有任何经济价值，消耗水电站大量的资源，造成水电站资源浪费。为了保障机组摆度的准确性，摆度传感器的安装位置非常重要，同时，主轴部位必须是精加工面，圆度中心必须符合设计要求。白鹤滩、杨房沟电站某台机组导轴承的摆度通过改变摆度传感器的安装位置，摆度幅值测量准确性得到了保障。

摆度是水力发电机组稳定性参数的重要指标，保障摆度测量准确性，才能为水轮发电机组安全经济运行提供重要的数据，有效地解决水轮发电机组各种故障。在保障传感器定期检定前提下，保障摆度测量准确性，为水电站机组安全经济运行分析数据提供保障。本文首次从试验测试和实际验证两个方面，验证摆度安装位置是影响测量值的重要因素。