摘要：水轮机的轴承振动和摆度是衡量机组运行性能的一个重要参数。清远抽水蓄能电站作为抽水蓄能机组，两种工况频繁转换对机组的振动、摆度等数据有更高的要求和限制。本文从机组长期运行的角度，在众多影响机组振动的原因中，排除机组长期运行轴瓦磨损，轴承油恶化，大轴不同心等可以由机组定期大修消缺恢复矫正的原因外，着重分析冷却水水温与轴承振动大小的关系。
关键词：蓄能机组；冷却水水温；下导轴承振摆
1概况
清远抽水蓄能电站（以下简称清蓄电站）位于广东省清远市的清新县太平镇境内，装有四台单机容量（发电工况）为320MW的可逆式蓄能机组。第四号机组于2016年8月30日正式投入商业运行，标志着清蓄电站4台机组全面投产。机组技术供水取水自尾水管，尾水压力0.7Mpa，采用技术供水泵加压后供给各个用户，用户包括上导轴承、下导及推力轴承、水导轴承、主变负载、空冷器、迷宫环、主轴密封等部位。下导及推力轴承共用一个油盆，采用油循环外水冷，冷却器共三台，目前运行方式两台主用，一台备用，定期轮换。
2蓄能机组冷却水温与振动关系分析
2.1水库水温与环境温度关系分析
下图为2017年1月至8月水库水温变化趋势图
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从图中可以看出，水库水温与当地气温走向一直，8、9月份为最高，可达26.2℃，1、2、3月份最低，最小为18.7℃。
水库水温一年内变化显著，原因为1、清蓄电站上、下水库各有效库容均约为1000万方出头，库容较小，属于典型的日调节水库。2、机组额定功率下，单机抽水流量21.5万方每小时，发电流量28万方每小时。目前四台机组利用小时数约为25h抽水，16小时发电。故上下库库容每日最大变化量在500万方，导致水库水温与环境温度接近，总体趋势与环境温度一致。一年之内呈现明显的季节变化趋势。
2.2不同冷却器数量数据对比分析
为了验证是否因为目前气温高，冷却水初始温度高，冷却效果差导致机组振动加大。8月13日将#2机组下导及推力冷却器由两台变为三台，以增大流量的方法来加强冷却效果。（蓄能机组在发电工况运行时， AGC投入，负荷调整响应网频变化。因此机组出力在160MW-320MW之间随意调整，不同出力下其振摆数据没有意义，不做参考。因此以下数据都是以机组泵工况稳态运行后一段时间内的振摆平均值作为分析对象。）
#2机组下导及推力振摆数据在冷却器两台与三台时的对比图
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对比发现下导X方向振摆较原先减少30%，下导Y方向振摆较原先减少28%,推力瓦温平均下降1.5℃，油温平均下降2.3℃。说明轴承冷却效果（冷却水的温度、流量）对机组振摆有直接明显的影响。
2.3不同机组同期振摆数据分析
清蓄电站#4机组在投产后一直保持3台冷却器供水，同一时间对比#2机组与#4机组数据如下图。
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结果显示，#4机组在此段时间内数据无明显变化且各数据均优于#2机组，在8月14日将#2机组冷却水流量增大后，#2机组各项数据均明显变小。且在此期间，由于持续高温，电网负荷不断攀升，电站机组每日利用小时数逐日变多。以上综合说明，机组在冷却水温不变，通过加大冷却水流量的方法来增强冷却效果，对机组振动的减小有直接效果。
2.4单台机组连续运行数据分析
统计2月份至8月份机组连续运行数据，列表如下。
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据上图分析，机组振摆数据变化与冷却水水温变化基本完全一致，图中拐点为8月13日将冷却器由两台变为三台后数据变化，当水温稳定在30℃时，振摆数据不再变大。可以得出当冷却水流量不变时，机组振摆与冷却水温的大小成正比，当冷却水温不变时，机组振摆与冷却水流量的大小成正比。
对比数据增长趋势，发现冷却水水温在25℃以下时，机组振动变化受冷却水水温影响不大；在25℃以上时机组振动在单位温度变化下增涨趋势变大。
3原理分析及改善措施
3.1原理分析
清蓄电站机组设计轴承间隙正常值上导0.42mm，下导0.74mm。下导及推力轴承油膜正常厚度为46.7*10-3mm,推力轴承瓦为巴氏合金瓦（碳钢、45#锻、热膨胀系数10~13*10-6），下导瓦为合金钢（20SiMn锻），结构形式采用使瓦的热变形和机械变形最小的结构形式，瓦的结构和几何形状有利于在机组正反两个工况旋转时均易形成油膜。在外部载荷不变的条件下，油膜承载量系数增大，油膜承载量系数与轴承偏心率呈正比关系，则轴承偏心率相对增大、振动变大。在冷却水水温变化导致轴承油温变化过程中，间隙变化值相对偏心距变化，油膜最小厚度也呈现相应变化趋势。
3.2改善措施
从目前分析，已经确认清蓄下导轴承振动和摆度的变化与水温的初步关系，从检修角度讲可以为清蓄电站机组的导轴承瓦调整提供参考，以减少对机组轴瓦的调整，降低机组维护成本；从运行角度讲可以为不同季节，水温变化情况下，机组冷却水流量大小的整定及轴承冷却器运行数量的选择优化提供了参考依据。