丰满三期扩建工程是利用电站左岸原有的泄洪洞安装两台单机容量140MW的水轮发电机组。11号机组从1998年7月投产发电以来，经过3年多运行逐步暴露了诸多影响机组安全运行的重大隐患。如发电机主轴端部补气室窜水、发电机轴电流长期超标报警、调速系统反馈钢丝绳多次折断、发电机上导轴承主轴摆度严重超标等诸多严重威胁机组安全稳定运行的重大隐患。针对机组存在的上述问题，一方面，对机组的结构进行了认真分析；另一方面，对机组进行了大量的现场试验。综合分析，找到了引起上述问题的主要原因。通过采取切实可行的治理措施，确保了机组的长期安全稳定运行。
1　存在的主要问题
（1）发电机主轴端部补气室窜水。机组自投产以来，时常在机组启动过程中出现发电机端部补气室窜水（随机性），造成发电机转子回路（滑环）绝缘急剧下降，迫使机组不能正常按调度命令开机并网运行。据不完全统计，在过去的三年中，十一号机组启停162次，发电机上部轴头窜水出现7次。
（2）发电机轴电流长期超标报警。在正常运行过程中，发电机轴电流长期超标（报警），导致机组在正常运行中长期占用故障信号报警光字牌，影响机组其它报警信号的正常发出。因发电机上部导轴承为钨金瓦，当发电机轴电流过大时，易烧损发电机上导瓦。
（3）机组调速系统反馈钢丝绳多次折断。11号机自投产以来，一直存在调速系统操作油管路振动过大问题，当机组在40MW-70MW负荷区间运行时（即调速系统分段关闭拐点附近），机组分段关闭装置时断时通，造成机组液压操作系统油管路产生强烈振动，不仅导致调速系统反馈钢丝绳折断4次，造成机组过速保护动作，导致机组取水口快速闸门动作、机组甩负荷停机。机组在运行中因官路振动大速系统高压油（4.0MPa）操作油管路焊缝振裂3次，造成调速系统大量跑油。
（4）发电机上导主轴摆度严重超标。11号水轮发电机组为半伞式结构，机组有上导、水导两部轴承，推力轴承位于发电机转子的下方。该机组自投产发电机以来，发电机上导主轴摆度一直较大，机组在运行中最大摆度幅值高达0.80mm，远远大于规程规定的标准（0.45mm）。
2　原因分析及处理
2.1　发电机主轴端部补气室窜水
为了寻找在开机过程中多次出现主轴端部补气室向外窜水的主要原因，对发电机端部补气室的结构进行了详细分析，将与补气室相连的绝缘垫由原来的半圆形更换成整圆形，但发电机主轴端部补气室窜水问题始终未得到解决。对机组进行了多次试验发现，当机组技术供水电磁配压阀投入的瞬间（机组尚未转动），有大量水从发电机端部补气室向外窜出。通过对该机技术供排水管路的系统图及管路布置图进行分析，终于找到了发电机端部补气室窜水的主要原因是机组技术排水管路设计布置不合理所至。机组上导、下导及推力轴承冷却排水管的出口位于下游水位以下。在开机之前，技术供水总排水管内充满了空气，由于空气阻力的影响，当机组开机技术供水投入的瞬间，排水总管内水压瞬间上升，而排水管下游水位至推力轴承冷却水排水管和上导、水导轴承排水管交汇处之间的空气无法派出，造成推力轴承排水管中的水向唯一与大气连通的补气室流去。由于瞬间水量超出补气室的容积，导致机组在开机过程的瞬间发电机端部补气室向外窜水。
要彻底消除窜水问题，方法有两种：一是在推力轴承排水管与补气室排水管之间安装一个逆止阀门；二是在技术供水管路投入的瞬间，减缓机组技术排水管内的水压。由于补气室排水管的管径较大（Φ300mm）,需安装的逆止阀的体积、重量也较大，根据补气室排水管的实际布置情况，即无合适的位置安装逆止阀，又需按非标准重新设计、制造该阀门，因此方法一是不可行，只能采用方法二。即在技术供水电磁配压阀的操作油管路上安装节流装置。在不明显影响机组开机并网时间的前提下，通过延长电磁配压阀的开启时间，使发电机各部轴承冷却排水缓慢汇集，可使该管内的气体有效地排除，从而达到机组在开机过程中发电机端部补气室不窜水的目的。通过反复现场试验，在电磁配压阀的油源管上，将原Φ14mm的限流铜垫换成Φ1mm孔径的等厚度的铜垫，使得原来正常开机时技术供水管路上的电磁配压阀的开启时间由限流前的2秒延长到了15秒，有效地解决了机组补气室窜水问题。
2.2　发电机轴电流长期超标
经过对发电机的结构、发电机的安装图纸及运行情况全面分析，认为引起发电机轴电流长期超标的主要原因是电容电流过大所至。
根据分析结果需要降低发电机主轴的电容电流，为了不增加主轴的高度，将原安装在发电机顶轴与补气筒法兰间的双层绝缘垫分隔开来，即将其中一层移至补气筒法兰与补气阀之间（见图1），以便减小发电机在运行过程中的电容电流，进而减少发电机的轴电流。

2.3　调速系统反馈钢丝绳多次折断
机组在正常运行时，调速系统反馈钢丝绳参与机组调节，由于钢丝绳有弹性，调速器在调整时，复中的速度较慢。另一方面，当机组在增负荷过程中，经过分段关闭的拐点时，因调速系统高压油管路振动，使调速系统钢丝绳瞬间受到较大的冲击力的作用导致钢丝绳折断。由于这时调速器步进电机接受的是开机信号，调速器主配压阀向开侧供压力油，致使水轮机导叶开到最大，从而导致机组过速、快速闸门动作（关闭）、甩负荷停机。为了彻底解决调速系统反馈钢丝绳经常折断问题，采取以下措施：
1）更换调速器。为了彻底改变调速器的反馈方式，即取消反馈钢丝绳参与调节的反馈方式，将原来的闭环调节的步进式调速器更换成开环调节的直联式调速器，取消了反馈钢丝绳。这样不仅使机组的调节性能更好，而且从根本上解决了调速系统反馈钢丝绳折断的问题。
2）机组分段关闭装置结构改进。原机组分段关闭装置由钢丝绳、滑轮组及凸轮机构等组成。由于凸轮的折线变化比较快，由其带动的配压阀活塞动作速度快，使节流阀投入速度过快，接力器开侧油管路中快速回油被迅速节流，使分段关闭节流阀至接力器开侧间管路中的油体产生水击现象，导致调速系统高压操作油管路强烈振动。为了解决这一问题采取了以下处理方法：
a.用新型编码式导叶主令机构取代原凸轮式导叶主令控制机构。
b.把原来由凸轮机构相连的液压阀改为两位四通电磁阀，该电磁阀由机组计算机监控系统控制。
c.在电磁阀前增设油滤过器。
通过以上改进，当机组在运行中突然甩负荷时，计算机监控系统给分段关闭电磁阀发出指令，使分段关闭电磁阀动作，调速系统按事先调整好的导叶动作规律分段关闭导叶。这样，不仅解决了机组在正常运行中调速系统液压管路振动大问题，而且彻底地解决了调速系统反馈钢丝绳经常折断的严重不安全隐患。
2.4　发电机上导主轴摆度严重超标
十一号机组为半伞式结构，弹性油箱式推力轴承位于发电机转子下方，其上、下两部轴承（上导、水导）均为分块瓦式结构。发电机上导瓦的间隙调整与常规的调整抗重螺栓方式不同，而是采取增减垫片厚度的方式。因上导瓦背部垫片的层数较多，使得上导瓦背的间隙调整十分不便，导致上导瓦的实际间隙大于测量值，进而使得机组在运行中上导摆度严重超标。
根据十一号发电机上导轴承的结构，对上导轴瓦间隙调整的工艺进行了改进，由原来的用塞尺测量瓦背间隙，改为用千斤顶分别顶出各块瓦的间隙。在调整上导瓦间隙之前，以上次大修后发电机空气间隙测量记录为依据，通过加垫使发电机转子中心移动到定子中心，为了保证上导瓦间隙的调整精度，尽量减少垫片的层数，在调整上导瓦间隙的过程中，每次只保留对称方位的四块瓦，并在这四块瓦对应方位设千分表，其余八块瓦拔除，用10t千斤顶顶出各瓦的间隙，这样反复进行了两次循环后，把所有上导瓦全部回装。
3　效果
为了检验十一号机组投运初期暴露的诸多重大设备隐患的处理效果，在发电机上导摆度处理、调速系统改造前后进行了详细的现场试验，从试验结果和近一年来的机组运行的情况表明：
1）发电机上导主轴摆度由修前的0.70mm减小到0.43mm，小于上导瓦最小间隙和0.45mm的标准要求；
2）发电机轴电流低于规定值；
3）从根本上解决了发电机在开机过程中主轴端部补气室窜水问题；
4）彻底解决了调速系统反馈钢丝绳经常折断的问题；
5）解决了机组在带负荷调整时调速系统操作油管路振动严重，引起操作油管路爆裂等问题。
处理结果表明11号机组投产以来存在的几个重大设备隐患得到了彻底解决。机组运行安全性稳定性得到了明显的提高，不仅有利于机组的调峰、调频及事故备用，而且有利于我厂乃至东北电网的安全稳定运行。结束使用文件