黃長(zhǎng)征，李 錦

（韶關(guān)學(xué)院 物理與機(jī)電工程學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005）

我國(guó)高水頭、大容量水輪發(fā)電機(jī)組不斷增多，機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題日益突出，對(duì)水電站機(jī)電裝備的安全運(yùn)行、使用壽命以及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅［1］.與一般動(dòng)力機(jī)械相比，水輪發(fā)電機(jī)組工作狀況復(fù)雜，振源較多，引起故障的原因更為復(fù)雜，對(duì)其振動(dòng)的測(cè)試、分析、故障診斷也異常復(fù)雜［2］.所以研究水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的振源、危害、測(cè)試方法、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法、減振措施等問(wèn)題具有非常重要的理論意義、工程意義和經(jīng)濟(jì)意義.

1 水輪發(fā)電機(jī)組的振源

引起水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的原因很多，主要有機(jī)械振動(dòng)、水力振動(dòng)和電磁振動(dòng)3個(gè)方面.

1.1 機(jī)械振動(dòng)

1.1.1 機(jī)組轉(zhuǎn)子的振擺

若機(jī)組轉(zhuǎn)子的總軸向力沒(méi)有通過(guò)軸承的中心，就會(huì)使軸承因受力不均而產(chǎn)生不均勻軸向變形.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，總軸向力隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，各軸承的變形也變化，從而產(chǎn)生振擺.尤其是當(dāng)大軸中心找不正、軸線有折彎、導(dǎo)軸承與轉(zhuǎn)子不同心，或水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況產(chǎn)生脈動(dòng)推力時(shí)，轉(zhuǎn)子振擺尤為嚴(yán)重.其振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)頻和倍轉(zhuǎn)頻，其主頻為轉(zhuǎn)頻.

1.1.2 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)件質(zhì)量不平衡引起的弓狀回旋

機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件因制造、安裝或檢修引起的質(zhì)量不平衡、質(zhì)量偏心，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生離心力，引起弓狀回旋，形成振動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生共振.振擺頻率與轉(zhuǎn)速頻率相同.

1.1.3 轉(zhuǎn)子“抖動(dòng)”

機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，若導(dǎo)軸承松動(dòng)、剛性不足、導(dǎo)軸承間隙過(guò)大或過(guò)小，且運(yùn)行不穩(wěn)、潤(rùn)滑不良時(shí)，轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)軸承間產(chǎn)生干摩擦，導(dǎo)致軸承反向回旋作用，產(chǎn)生橫向振動(dòng)、轉(zhuǎn)子“抖動(dòng)”.該橫向振動(dòng)的方向和軸的回轉(zhuǎn)方向相反，頻率相同.

1.1.4 其它機(jī)械原因引起的振動(dòng).

因?qū)лS承缺陷或間隙調(diào)整不當(dāng)、機(jī)組軸系與支承結(jié)構(gòu)剛度不足、水輪機(jī)徑向盤(pán)根密封調(diào)整不當(dāng)或潤(rùn)滑不良，均會(huì)產(chǎn)生振動(dòng).其振動(dòng)主頻為轉(zhuǎn)頻［3-4］.

1.2 水力振動(dòng)

1.2.1 尾水管渦帶引起的振動(dòng)

機(jī)組在最優(yōu)工況時(shí)，轉(zhuǎn)輪流出的水流方向大致為軸向.如果機(jī)組工作在低負(fù)荷運(yùn)行區(qū)，即實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)分量；如果機(jī)組工作在高負(fù)荷運(yùn)行區(qū)，即實(shí)際負(fù)荷大于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向同向的旋轉(zhuǎn)分量［5］.這時(shí)在尾水管中心附近產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦帶.該渦帶中心壓力較低；如果處于低尾水位時(shí)，該渦帶中心壓力更低，最終導(dǎo)致“空腔汽蝕”.當(dāng)實(shí)際負(fù)荷大于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，渦帶通常比較穩(wěn)定；實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，形成在尾水管內(nèi)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的龍卷狀渦帶，從而引起尾水管內(nèi)壓力脈動(dòng).該壓力脈動(dòng)頻率為［6］：

f=n／(60×Z)

式中n為水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，單位r／min；Z為經(jīng)驗(yàn)值，通常取值3～4(有時(shí)也取值1～5).

該頻率值及其幅值會(huì)隨著發(fā)電機(jī)組工況變化而變化.若該頻率接近或等于過(guò)水系統(tǒng)水壓脈動(dòng)頻率，會(huì)產(chǎn)生共振，引起尾水管、管型座和電站水工建筑物等水輪機(jī)整個(gè)過(guò)流系統(tǒng)的強(qiáng)勁的水壓脈動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，并網(wǎng)困難.如果機(jī)組工作在“飛逸”泄水工作狀態(tài)下，尾水管進(jìn)口處會(huì)產(chǎn)生更大的壓力脈動(dòng)，這時(shí)機(jī)組產(chǎn)生更大的振動(dòng)［6］.

1.2.2 卡門(mén)渦列誘發(fā)的振動(dòng)

若水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片和導(dǎo)葉在大沖角或尾部具有鈍的出水邊時(shí)，在水流繞流葉片上、下表面時(shí)邊界層脫流而引起的發(fā)生在繞流物體尾部后的旋渦，即為卡門(mén)渦列.該渦列引起繞流葉片環(huán)量改變，從而產(chǎn)生作用于葉片尾部的交變力.當(dāng)交變力頻率與葉片的固有頻率相近時(shí)，則產(chǎn)生卡門(mén)渦列與葉片的共振.卡門(mén)渦列是誘發(fā)水輪機(jī)葉片、導(dǎo)葉和固定導(dǎo)葉振動(dòng)的振源之一［7］.該振動(dòng)頻率為：

f=Sr×V／d

式中Sr是斯特勞哈系數(shù)，通常取值0.20～0.27；V是繞流流速，單位m/s；d是板厚或圓柱體直徑［1］.

1.2.3 狹縫射流誘發(fā)的振動(dòng)

在軸流式水輪機(jī)中，因?yàn)檗D(zhuǎn)輪葉片的工作面和背面存在流體壓力差，所以在轉(zhuǎn)輪葉片的外緣和轉(zhuǎn)輪室內(nèi)壁之間的狹縫中形成一股射流.該射流速度很高、壓力很低.當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)輪葉片經(jīng)過(guò)的區(qū)域，轉(zhuǎn)輪室內(nèi)壁受到流體的壓力較低；當(dāng)轉(zhuǎn)輪葉片離開(kāi)該區(qū)域后，該區(qū)域轉(zhuǎn)輪室內(nèi)壁受到流體的壓力增大.如此不斷循環(huán)，轉(zhuǎn)輪室內(nèi)壁受到周期變化的壓力作用，產(chǎn)生振動(dòng)，可能導(dǎo)致零件疲勞破壞［6］.其振動(dòng)頻率為：

f=(Z1×n)／60

式中Z1為水輪機(jī)葉片數(shù)，一般為4片；n為水輪機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min.

1.2.4 協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確誘發(fā)的振動(dòng)

在軸流式水輪機(jī)中，因進(jìn)入葉片水流的干擾力，導(dǎo)致水輪機(jī)葉片和導(dǎo)葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系受到破壞，則葉片表面脫流或空化，都會(huì)誘發(fā)葉片振動(dòng).當(dāng)水輪機(jī)葉片和導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)關(guān)系有誤時(shí)，調(diào)速器系統(tǒng)振蕩過(guò)程將變長(zhǎng)，將導(dǎo)致機(jī)組出力和轉(zhuǎn)速振蕩；轉(zhuǎn)輪葉片不再具有無(wú)撞擊進(jìn)口，水流對(duì)葉片產(chǎn)生沖擊［1，6-7］.

1.2.5 其它原因誘發(fā)的振動(dòng)

當(dāng)水輪機(jī)發(fā)生嚴(yán)重汽蝕時(shí)，則產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，尤其是低水頭低負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)輪葉片的沖角變化比較大，轉(zhuǎn)輪葉片表面產(chǎn)生強(qiáng)勁的脫流旋渦，汽蝕更為嚴(yán)重，同時(shí)誘發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和尾水管的振動(dòng)［6］.在停機(jī)或甩負(fù)荷過(guò)程中，導(dǎo)葉即將關(guān)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生反水錘，該反水錘也會(huì)引起機(jī)組振動(dòng).若加工、安裝等原因引起過(guò)流部件形狀不對(duì)稱(chēng)，在轉(zhuǎn)輪范圍內(nèi)，水流失去軸對(duì)稱(chēng)，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡的橫向力作用于轉(zhuǎn)輪而導(dǎo)致振動(dòng).此外，還有過(guò)渡過(guò)程中的不穩(wěn)定引起的振動(dòng)，導(dǎo)葉數(shù)和葉片數(shù)耦合引起的振動(dòng)等等［1，8］.

1.3 電磁振動(dòng)

因設(shè)計(jì)、制造、安裝或參數(shù)匹配不當(dāng)，發(fā)電機(jī)組在工作過(guò)程中因電磁力不平衡等原因，致使機(jī)組產(chǎn)生電磁振動(dòng).其主要原因有：

（1）轉(zhuǎn)子不圓，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不一致.

（2）因受力不平衡誘發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分振動(dòng)，其振動(dòng)幅度隨著勵(lì)磁電流的增大而增大.

（3）若一個(gè)磁極因短路而引起磁動(dòng)勢(shì)減小，而與其相對(duì)應(yīng)的磁極的磁動(dòng)勢(shì)并沒(méi)有改變，從而出現(xiàn)一個(gè)跟轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的輻向不平衡的電磁力，最后導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng).該振動(dòng)隨著定子電流的變大而變大，振動(dòng)級(jí)別與電流幾乎成線性關(guān)系.

（4）因定子鐵芯或定子鐵芯組合縫松動(dòng)誘發(fā)的振動(dòng).該振動(dòng)隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速變化而快速變化，當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷時(shí)，其振幅隨著時(shí)間增長(zhǎng)而減小.因定子鐵芯組合縫松動(dòng)誘發(fā)的振動(dòng)頻率通常為電流頻率的倍頻.

（5）在較高電磁負(fù)荷作用時(shí)，因定子繞組固定不牢而誘發(fā)的機(jī)組和繞組的振動(dòng).該振動(dòng)隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化而變化［1］.

2 水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)

水輪發(fā)電機(jī)組存在振動(dòng)是不可避免的，只是程度不同而已.工程技術(shù)人員若想了解振動(dòng)的大小是否在允許范圍內(nèi)，并分析振動(dòng)產(chǎn)生的原因，就必須測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)，獲得振源及其響應(yīng)特性，為解決振動(dòng)問(wèn)題提供決策依據(jù).振動(dòng)測(cè)試包括測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試方法、測(cè)試儀器和測(cè)試數(shù)據(jù)處理.

2.1 測(cè)試內(nèi)容

振動(dòng)測(cè)試主要測(cè)試內(nèi)容有：

（1）測(cè)量振動(dòng)量、頻率、周期、波形與相位.振動(dòng)量包括位移、速度、加速度及幅值.通過(guò)測(cè)試振動(dòng)量，進(jìn)行時(shí)域分析或頻域分析，分別求得自功率譜密度、功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)等.

（2）測(cè)量結(jié)構(gòu)或部件特征參數(shù).這些參數(shù)主要包括固有頻率、阻尼比、剛度、振型等.例如：通過(guò)激振法測(cè)得輸入和振動(dòng)響應(yīng)，以確定被測(cè)對(duì)象的頻率響應(yīng)，再進(jìn)行模態(tài)分析，求得各階模態(tài)的動(dòng)態(tài)參數(shù).

（3）測(cè)量壓力脈動(dòng).

（4）測(cè)量不平衡力.

（5）測(cè)量噪聲.

2.2 基本測(cè)試方法

2.2.1 機(jī)械式儀表測(cè)振法

機(jī)械式儀表主要有裝有筆式記錄裝置的測(cè)振儀、千分表（百分表）、機(jī)械式示振儀，主要用來(lái)測(cè)量位移，適應(yīng)于低頻范圍.

筆式記錄測(cè)振法：通過(guò)裝有筆式記錄裝置的測(cè)振儀測(cè)量機(jī)械振動(dòng)的時(shí)間歷程，經(jīng)過(guò)比較分析，測(cè)得振動(dòng)的頻率、周期、波形和相位.

千分表（百分表）法：用橋式起重機(jī)吊一重物（此重物相對(duì)機(jī)組來(lái)說(shuō)是相對(duì)靜止的），將千分表固定在重物上，千分表的測(cè)桿觸頭緊緊頂住機(jī)組被測(cè)部位，測(cè)得振動(dòng)的振幅.

若找不到不受振動(dòng)影響的靜止固定點(diǎn)時(shí)，可采用千分表和重物等部件構(gòu)建的慣性式機(jī)械測(cè)振儀.帶有千分表的機(jī)械測(cè)振儀振動(dòng)頻率測(cè)量范圍一般在12 Hz以下.

2.2.2 電測(cè)法

電測(cè)法是利用應(yīng)變片式測(cè)振傳感器等傳感器，將振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電量，通過(guò)放大器放大，由示波器予以記錄，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.該方法靈敏度高，頻率范圍廣，便于讀數(shù)和分析，容易實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用較廣.但是易受外界電磁場(chǎng)干擾，測(cè)量時(shí)必須采取屏蔽措施.

2.2.3 光電法

光電法是利用光電式傳感器將被測(cè)量的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，再利用光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量.

2.3 振動(dòng)測(cè)試儀器

大型水輪機(jī)振動(dòng)測(cè)試儀器測(cè)頻范圍一般選用0.1～200 Hz.其基本測(cè)試儀器如下：

（1）傳感器.根據(jù)被測(cè)物理量，傳感器分為加速度傳感器、位移傳感器、速度傳感器和力傳感器等四類(lèi)，根據(jù)接觸方式分接觸式和非接觸式兩種安裝方式.

（2）放大器.主要有電荷放大器、電壓放大器和微積分放大器等三類(lèi)，其功能是將傳感器輸出的電信號(hào)放大.

（3）分析儀器.其功能是將測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得各個(gè)不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，分模擬式和數(shù)字式兩類(lèi).

（4）顯示和記錄設(shè)備.其功能是顯示和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，以便研究、分析、測(cè)量各種電參數(shù)和非電量參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程.常用的顯示設(shè)備有計(jì)算機(jī)、電子示波器、數(shù)字式指示儀等.常用的記錄設(shè)備有計(jì)算機(jī)、光線示波器、磁帶記錄儀等.

2.4 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

一個(gè)完整的水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示，一般由傳感器，信號(hào)變換、處理、放大、測(cè)量裝置，分析儀器和顯示記錄設(shè)備組成［9］.

圖1 水輪機(jī)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)圖

3 水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

為有效監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的故障，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷非常必要.水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)如圖2所示［1］.但有的系統(tǒng)沒(méi)有故障診斷系統(tǒng)，只有狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成.

圖2 水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)

（1）硬件系統(tǒng).監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)預(yù)處理器、數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)等組成.工控機(jī)主要用于采集、處理、分析發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)傳感器獲取的信號(hào)，并將必要的信號(hào)送入連接于同一網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器.A/D變換卡將傳感器傳來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào).數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提取特征信號(hào).故障診斷系統(tǒng)是通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)等對(duì)獲取的信息進(jìn)行分析判斷，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷處理.

（2）監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng).軟件系統(tǒng)的主要功能有：機(jī)組動(dòng)能參數(shù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、擺度和振動(dòng)分析、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)錄波、報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通訊.狀態(tài)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目主要有：電壓、電流、功率、效率、溫度、流體壓力、流量、液位、位移、振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)、絕緣、空化空蝕、泥沙磨損、開(kāi)關(guān)動(dòng)作、泵和風(fēng)機(jī)啟停等狀態(tài)量［10］.目前國(guó)內(nèi)外常用的監(jiān)測(cè)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要是美國(guó)National Instrument公司的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabWindows/CVI.各國(guó)相繼開(kāi)展了水輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，應(yīng)用較為成熟的系統(tǒng)有加拿大VibroSysTM公司的ZOOM2000系統(tǒng)和AGMS系統(tǒng)、瑞士VIBRO-METER公司研發(fā)的VM600系統(tǒng)、美國(guó)本特利內(nèi)華達(dá)公司研發(fā)的Hydro Vu系統(tǒng)、德國(guó)SIMENS公司的研發(fā)的SCARD系統(tǒng)等.我國(guó)也成功開(kāi)發(fā)了類(lèi)似的系統(tǒng)，如清華大學(xué)的PSTA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)的HJS系統(tǒng)以及北京英達(dá)華公司的EN-8000系統(tǒng)等［11-13］.

4 水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的危害及防治處理

4.1 振動(dòng)的危害

如果水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)超過(guò)允許值，將產(chǎn)生如下危害：

（1）誘發(fā)發(fā)電機(jī)組各連接部件松動(dòng)，使各轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間產(chǎn)生摩擦甚至掃膛而損壞.如大軸劇烈擺動(dòng)可使大軸與軸瓦摩擦加劇溫升，燒毀軸瓦.

（2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)過(guò)大加劇滑環(huán)與電刷磨損，致使電刷產(chǎn)生火花并不斷增大甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)著火事故.

（3）尾水管中形成的過(guò)大渦流脈動(dòng)壓力導(dǎo)致尾水管壁產(chǎn)生裂紋甚至裂縫，嚴(yán)重時(shí)可能破壞整體尾水設(shè)施.

（4）引起機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)和焊縫的疲勞破壞區(qū)的形成和擴(kuò)大，從而產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂破壞、報(bào)廢.

（5）若現(xiàn)場(chǎng)振源頻率與發(fā)電機(jī)組某固有頻率接近時(shí)，產(chǎn)生共振，誘發(fā)機(jī)組出力大幅度變化，可能導(dǎo)致機(jī)組從電力系統(tǒng)中解列，甚至使廠房及水工建筑物遭受損壞.

（6）過(guò)大的振動(dòng)不僅危及電站的安全運(yùn)行，還影響電站-電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.

（7）機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)發(fā)出噪聲，影響工作人員的身心健康.

4.2 預(yù)防措施

機(jī)組振動(dòng)危害頗多，必須采取預(yù)防措施，其主要措施有：

（1）每一個(gè)可能引起質(zhì)量不平衡的部件，在設(shè)計(jì)時(shí)必須采取配重措施.提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝質(zhì)量，盡可能減小轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量.采用先進(jìn)儀器和平衡配重軟件，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平衡試驗(yàn)，消除機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量不平衡.

（2）設(shè)計(jì)時(shí)采取措施防止因磁軛不均勻產(chǎn)生的徑向位移.

（3）確保大型機(jī)組支承結(jié)構(gòu)有足夠的動(dòng)、靜剛度.

（4）確保制造、安裝過(guò)程中定子、轉(zhuǎn)子圓度和同心度要求.

（5）發(fā)電機(jī)定子采用分?jǐn)?shù)組繞組時(shí)，進(jìn)行次諧波振動(dòng)、噪聲分析及核算.

（6）優(yōu)化分?jǐn)?shù)槽定子的接線方式，盡量減小次諧波的量級(jí).

（7）使定子機(jī)架固有頻率盡量避開(kāi)二倍極頻.

（8）零部件的固有頻率應(yīng)主動(dòng)避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)振源頻率.

（9）提高制造和安裝質(zhì)量，減小產(chǎn)品誤差，減少振源［1,14,15］.

5 水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)如下.

（1）采用有限元分析法，建立水輪發(fā)電機(jī)組的有限元模型，進(jìn)行模態(tài)分析，得到其振型及頻率，在設(shè)計(jì)時(shí)主動(dòng)避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)振源頻率，避免共振［16-18］.

（2）基于流固耦合的水輪機(jī)振動(dòng)研究，得到轉(zhuǎn)動(dòng)部件在空氣和水中的模態(tài)和頻率，應(yīng)用動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)預(yù)測(cè)零部件的疲勞破壞［19-21］.

（3）將振動(dòng)測(cè)試與故障診斷有機(jī)結(jié)合在一起，確保設(shè)備運(yùn)行安全、可靠［22,23］.

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)研究的重要性和必要性研究，分析了機(jī)組振動(dòng)產(chǎn)生的根源，列舉了目前國(guó)內(nèi)外水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)，介紹了其狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)，分析了振動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組可能造成的危害，提出了相應(yīng)的防治處理措施，最后指出了水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為同類(lèi)技術(shù)設(shè)計(jì)和研究提供借鑒.

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