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可逆式水泵水轮机的安装和调试技术优化

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:抽水蓄能机组在水泵工况方向完成动平衡试验后,在后续水轮机工况方向再次进行动平衡校正试验。当水面降至要求水位时,停止充气。

可逆式水泵水轮机的安装和调试技术优化

大型抽水蓄能机组作为电站的核心设备,其功能主要是在电网中承担调峰、填谷、调频、调相及事故备用等任务,在设计上具有高水头、高转速、大功率、轴系长等特点,因此这也决定了抽蓄机组在安装和调试过程中具有相应独特的施工技术,主要包括座环/蜗壳水压技术、转子热打键技术、动平衡试验技术、推力轴承预调整安装技术、首机首次水泵工况启动技术等。

1.5.4.1 座环/蜗壳水压技术

抽水蓄能机组的座环/蜗壳由于要承受巨大的水压力,在安装过程中需进行严格的水压试验和保压工作,目的是检验座环/蜗壳焊缝的焊接质量和蜗壳变形是否符合设计要求,以及在蜗壳周边混凝土浇筑过程中提供保压浇筑和回填灌浆条件,其方法步骤主要如下:

(1)准备工作,安装座环内封筒及密封、下机坑里衬安装以及蜗壳上的测压管及压力表,在座环/蜗壳的X、-X、Y、-Y四个方向使用型材设置测量支架,在4个蜗壳断面的座环法兰面布置4块百分表,座环内侧精加工面的水平布置8块百分表,在蜗壳外侧蜗壳中心线上布置4块百分表,监测试验时座环/蜗壳的变形及水平变化。

(2)启动试压泵进行试压泵本体试验,调整安全阀最大压力值,试验过程中压力变化允许值为额定压力的±3%。

(3)对蜗壳进行充水,关闭充水阀,逐级升压,每升一级保压5min,降压一次后再升压,最高实验压力为设计压力的1.5倍。

(4)整个水压试验时间由专人计时,对试验数据做好详细记录,在每个保压阶段认真检查座环/蜗壳的焊缝有无渗漏、裂纹、变形等,并记录监控座环的百分表读数;检查各封堵孔与座环内封筒封堵有无渗漏。

(5)蜗壳保压,蜗壳水压试验合格后,降低至蜗壳保压值(一般为0.5倍设计水压),在蜗壳保压状态下浇筑混凝土。混凝土浇筑时在座环法兰面布置百分表监测座环水平变化,在蜗壳的进口封头处布置百分表监视蜗壳的位移,并根据实际情况随时调整混凝土浇筑顺序。由于保压浇筑混凝土时间较长,要求专人记录蜗壳水压的压力变化情况,当压力降至偏差范围(低于5%)时应及时启泵增压。

(6)蜗壳排水,蜗壳混凝土浇筑完成后,蜗壳保压28d时间,待回填灌浆全部结束后,将蜗壳最低处的水管阀打开进行排水泄压。

1.5.4.2 转子热打键技术

转子磁轭在运行中由于受到强大的离心力作用,将会导致磁轭径向变形,使磁轭与中心体发生径向分离,转速越高,这种分离现象越严重。为保证机组的安全运行,必须使磁轭与中心体之间有一定的机械紧量,因此在转子装配过程中应预先给转子磁轭与中心体一个预紧力,采用热打键的方法可以满足这一预紧力的要求。

采用电磁加热方法对转子磁轭进行加热,当磁轭与瓶状轴的温度差Δt达到目标值时,磁轭与中心体之间将产生一定的膨胀量间隙,此时停止加热,开始打键工作,其原理如图1-28所示。热打键的方法是在冷打键的基础上,用大锤将磁轭副键继续打入键槽内,副键进入量应符合要求值。打键部位的顺序应根据磁轭外圆实际情况进行,外圆较小的部位应优先开始。磁轭键打完后,将多余部分割除,然后安装主、副键压板。待磁轭冷却至室温后,拆除保温棚与加热设备,清扫转子上的焊珠、焊渣和灰尘,全面检查叠压系数、圆度、半径、波浪度等各项参数值,确保达到技术要求。

图1-28 转子热打键加热原理图

1.5.4.3 推力轴承预调整安装技术

预调整安装方法是在镜板与推力头未组合前,利用镜板本身重量作为预压力,采用微米位移传感器检测出各支柱式抗重螺栓的受压量,再根据此受压量对推力瓦进行精确调整,其方法步骤主要如下:

(1)镜板放置在水平度(0.02mm/m)已调好的推力瓦上面。

(2)利用镜板本身重量压在推力瓦上,测量镜板水平度和支柱螺栓受压后的压缩量。

(3)调整均等三块推力瓦令镜板水平符合0.02mm/m。

(4)上调其余推力瓦,调整和测量压缩量。

(5)按上述程序反复起吊镜板,实测推力瓦压缩量,反复调整支柱式螺栓,使实测压缩值均匀一致。

(6)再按正常程序组装推力轴承。(www.xing528.com)

1.5.4.4 动平衡试验技术

抽蓄机组的动平衡试验方法,需在抽水和发电两个旋转方向分别进行。首先是在抽水方向下进行动平衡试验,由SFC启动机组逐渐升速,并根据机组各部位的振动检测值,完成转子的配重工作。再在发电方向下,进行动平衡的校核工作,以检查其变化情况,方法步骤主要如下:

(1)先确定基准试验转速,一般为80%额定转速,再在此转速点进行机组各部位振动和摆度值的测定、配重、对比、改进等试验。

(2)利用SFC装置启动机组,测出其振动、摆度及相位值。

(3)用一试重块临时紧固在转子下方的联轴螺杆上,再次启动机组,测出新的振动、摆度及相位值。

(4)将试重块取掉更换另一个位置,第三次启动机组,并测量和记录新的振动、摆度及相位值。

(5)根据前三次测量和记录的数据,计算需要配重的方位及重量,配重后再次启动机组,测量和记录新的振动、摆度及相位值。

(6)经过多次试验、测量、计算和配重后,利用配重块所产生的附加离心力平衡原有的机械不平衡力,从而达到减小机组振动和摆度的目的。

(7)抽水蓄能机组在水泵工况方向完成动平衡试验后,在后续水轮机工况方向再次进行动平衡校正试验。

1.5.4.5 首机首次水泵工况启动技术

抽水蓄能电站首机首次水泵工况启动原理,首先是利用充气压水设备,对机组转轮室进行压水,使转轮处于空载状态;再利用静止变频装置SFC启动机组,逐步升至额定转速后并入电网,同时切断SFC运行;最后打开主球阀及导叶,机组开始抽水运行,其方法步骤主要如下:

(1)启动条件。

首机首次以水泵工况启动所需上水库水位,应根据机组模型报告中所要求的水泵超低或最低扬程来确定,一般因安全考虑,可选择最低扬程启泵,并对最低扬程以及相关的水力参数进行核定,以保证水泵抽水工况下无空化破坏和稳定运行。机组启动时的淹没深度应满足其出厂参数值及现场计算要求。

(2)调相压水。

机组在静止状态下,利用调相压水设备,对转轮室进行充气压水。当水面降至要求水位时,停止充气。压水成功后,转轮处于空气之中的空载状态,调相压水的过程重点是关注贮气罐的容积和调相压水控制程序正确性。

(3)动平衡试验。

采用SFC拖动机组来进行动平衡试验,并根据试验中的检测数据,完成转子的配重工作。

(4)调相转抽水。

水泵调相转抽水运行分三步进行,一是转轮室排气回水,二是零流量造压,三是开导叶抽水。此过程需正确选定标志水泵造压程度的功率值,该选定值是开启球阀、导叶的主要条件。由于机组输入功率值能反映水泵造压的实际情况,因此可监测和设定两个功率参数,即一级功率设定值用于开球阀,二级功率设定值用于关闭转轮室排气阀和止漏环供水阀,并开启导叶。

(5)数据监测与分析。

在首机首次水泵抽水过程中,需对机组运行过程中的重要数据进行监测与分析,主要包括温度、振动、摆度、压力脉动、空化系数、机组淹没深度等,由于机组首次启动时扬程较低,需根据现场实测的扬程以及导叶开度,分析机组在抽水过程中是否存在空蚀,分析方法是首先根据扬程—开度—流量曲线,查出当前导叶开度的流量值;再根据此流量值,从空蚀系数—流量曲线中查出空蚀系数;最后算出水泵淹没深度,从而得知当前下水库的水位是否满足要求,如果水位偏低,则说明水泵存在空蚀现象,如果判断水泵存在空蚀,则需要减小导叶最大开度,以减小流量达到减少空蚀的目的。

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