摘要：水輪發(fā)電機組振動是水電站常常出現(xiàn)的普遍現(xiàn)象，主要存在設(shè)計、安裝、運行等方面的原因，在水輪發(fā)電機組運行的過程中會出現(xiàn)不同程度的振動，如果振動的幅度超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的時候，就會影響水輪發(fā)電機組的正常運行。文章結(jié)合水輪發(fā)電機運行中存在的問題，對水輪發(fā)電機組運行中的振動的解決方法進行了分析。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機組；機械振動；水電站；水力振動；電磁振動 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM612 文章編號：1009-2374（2015）33-0070-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.038

1 水輪發(fā)電機組振動

1.1 概述

水輪發(fā)電機的振動和其他機械的振動在一定方面上是有不同之處的，而它們的相同之處都是利用本身的機器轉(zhuǎn)動去引起振動，而且在水輪發(fā)電機組振動的時候需要考慮水輪過水流動的各個部分流動壓力和各個部件的影響，機組是靠機械、電磁、流體三部分相互作用力的影響下進行正常的運動，比如：水流引起機組的振動的時候，發(fā)電機組的定子和轉(zhuǎn)子之間會出現(xiàn)縫隙大等問題，這會導(dǎo)致定子之間和轉(zhuǎn)子之間的空隙擴大導(dǎo)致機組轉(zhuǎn)動部分的不平衡，如果轉(zhuǎn)動部分之間發(fā)生變化，那么發(fā)電機的磁場和水流流場都會受到影響，最后使水輪發(fā)電機振動時出現(xiàn)一系列的問題，所以說水流流體、電氣和機械是導(dǎo)致水輪發(fā)電機組振動的問題所在，如果只在這三者的關(guān)系上去研究水輪發(fā)電機組的振動是不夠的，我們最好從機械、電氣和水力這三大方面進行探討研究，并和管理、檢修人員進行討論，最后能夠找出方法去解決它。

1.2 水輪發(fā)電機組振動的類別

一些常規(guī)的振動在水輪發(fā)電機組運行過程中是無法避免的。在混流式的水輪中，尾水管渦帶的壓力和補平衡力是導(dǎo)致水輪發(fā)電機組振動的最主要的兩個因素，不經(jīng)常出現(xiàn)的振動方式有三種情況，主要是共振、自激振動和水體共振，任何部分的水體部分都有可能發(fā)生振動，在水輪發(fā)電機組振動時，最經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題是轉(zhuǎn)子不平衡，這種問題的出現(xiàn)一般的根源就是在轉(zhuǎn)動部分最為常見，主要包括電氣、水力和機械的不平衡，而不平衡的頻率和轉(zhuǎn)速頻率是一樣的。

2 引起機械振動的主要因素及危害

在水輪發(fā)電機組運行中會出現(xiàn)機械振動，機械振動是由機組機械的摩擦力等其他力的干擾而引起的振動，主要由機組軸線不正、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、導(dǎo)軸承缺陷等因素引起的機械振動。

2.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸心和重心產(chǎn)生偏心距，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)的時候，轉(zhuǎn)子質(zhì)量會偏離重心，主軸會彎曲變形，主軸的變形量和振動的幅度有很大的關(guān)聯(lián)且成正比例關(guān)系，在制造之前要對轉(zhuǎn)子進行動平衡等試驗，這樣可以保證轉(zhuǎn)子重量平衡，也可以消除振動的問題。

2.2 軸線不正

軸線不正會出現(xiàn)振動時的弓形旋轉(zhuǎn)、增大離心慣性力兩個問題，其中弓形旋轉(zhuǎn)主要是指轉(zhuǎn)輪幾何中心和轉(zhuǎn)子偏離旋轉(zhuǎn)中心，會讓振動的方向向著縱向或者橫向的方向發(fā)展，這對導(dǎo)軸承和推力軸承有很大的影響作用，這兩個因素都會使振動的幅度增大，在水輪發(fā)電機組運行的時候會出現(xiàn)導(dǎo)軸承的間隙特別大、使用壽命比較長等情況。另一種情況是推力軸承處會發(fā)生擺正等現(xiàn)象，為了防止這些情況對水輪發(fā)電機組運行時產(chǎn)生的影響，在安裝時我們一定要對軸線進行檢查并調(diào)整各軸承之間的間隙。

2.3 導(dǎo)軸承缺陷

在運行的過程中導(dǎo)軸承出現(xiàn)不平穩(wěn)等不良狀況時，會讓弓狀出現(xiàn)橫向振動，使導(dǎo)軸承出現(xiàn)摩擦等癥狀，會使導(dǎo)軸承間隙過大、轉(zhuǎn)軸振動過大，所以我們必須調(diào)整導(dǎo)軸的間隙，這樣才會讓支座的振動和轉(zhuǎn)軸之間能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)振動。

2.4 水力振動

受到水輪機水力壓力的影響而造成的水力振動，主要是由渦力、水力不平衡等因素造成的：

2.4.1 水力不平衡。水輪的振動是因為水流失去平衡而造成的，這主要是因為過流通道兩邊不對稱，比如：渦殼的形狀沒有達到所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，那么導(dǎo)葉就不會均勻擴張，會導(dǎo)致輪船兩邊的壓力不勻、在流道中有不明物質(zhì)等問題。

2.4.2 尾水管中水力不穩(wěn)定、不平衡。由于尾水管中的水壓周期性不穩(wěn)定導(dǎo)致尾水管的水力不穩(wěn)定，壓力脈動會使機組振動，同時會對尾水管造成威脅，如果圓周分量的旋流的分量達到一定的值時，會使尾水管發(fā)生周期性的變化、會引起管壁的振動、會影響水輪機組的正常運行。

2.4.3 渦列。當(dāng)水流直接從流口流出時，會在流口周圍發(fā)生渦列，讓對葉相互攻擊，在水頭和開度時會發(fā)生渦列的振動，會使輪周圍產(chǎn)生裂紋，所以在水力方面都會存在一個振動區(qū)，為了讓機組正常運行，我們一定要及時找出方法去解決它。

2.4.4 電磁振動。電磁振動是發(fā)電機在運行時由于電磁力的干擾而引起的電磁振動。主要由于發(fā)電機的短路和發(fā)電機不對稱的運行引起的情況：（1）發(fā)電機三相不對稱運行會引起三相的電流不平衡，會產(chǎn)生一個正序和負序的旋轉(zhuǎn)磁場，負序的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子附近運行時，會根據(jù)間隙的大小和磁阻的大小會讓轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生不同的作用力，會使力矩之間以兩倍的頻率去振動，最后使轉(zhuǎn)子和定子之間振動；（2）發(fā)電機短路。發(fā)電機在工作時出現(xiàn)短路的狀況會使轉(zhuǎn)子受到定于繞組端部與鐵芯之間的作用力，并給發(fā)電機部件帶來危害。

3 水輪發(fā)電機組振動的處理方法

第一，面對這一系列問題，我國相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過討論和研究制定了一些措施，把機組中的機架清除掉，在此基礎(chǔ)上澆混凝土，重新改正下機架中心，在進行混凝土養(yǎng)護的時候要準(zhǔn)備好拆機的維修工作，我們需要在水輪機大軸法蘭和發(fā)電機大軸法蘭之間加一個0.35mm的缸筒進行盤車工作，這樣才能達到對各個道軸承的擺度值。

第二，完成開機工作以后，我們要對各個設(shè)備進行測試，在帶負電荷等正常情況下的振動參數(shù)要符合規(guī)定的要求，一般都在15MW左右，水輪發(fā)電機振動的雙幅一般都為0.03。

第三，為了讓該電站機組運行的穩(wěn)定性更強，我們必須經(jīng)過專業(yè)的工作人員對機組進行動平衡實驗，為了避免機組轉(zhuǎn)動的不平衡轉(zhuǎn)動，我們一般在轉(zhuǎn)子下面配23.8kg的重量。

第四，在對水輪機組發(fā)電機的振動處理的過程中，經(jīng)過相關(guān)專業(yè)的專家討論，首先對三網(wǎng)進行三相負荷的調(diào)整，這樣出現(xiàn)三相電流的不平衡的頻率會比較低，可以最大限度地降到850A左右的電流，如果機組的單相在850A左右時，其他一相的電流可能在620A左右，這對發(fā)電機系統(tǒng)的要求更近了一步，比如：該電機的負序分量和額定電流的比例最大值在12%，任何一相電流不能超過額定值是，該水輪機電可以長期地運行下去。

4 結(jié)語

水輪發(fā)電機組的振動受到人們對發(fā)電機的設(shè)計、安裝等方面的影響，不同的電廠出現(xiàn)的機組振動情況是不一樣的，并且水輪發(fā)電機組的振動過大會影響各個企業(yè)的經(jīng)濟損失，我們必須根據(jù)每臺機組的特點進行認真的檢修，遇到不同的水輪發(fā)電機振動的情況，我們要先優(yōu)化運行參數(shù)，制定發(fā)電機組的運行曲線，然后采取適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q這些問題，讓水輪發(fā)電機組能夠安全地進行工作。

參考文獻

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[3] 劉云.對發(fā)電機故障的處理和檢修[M].北京：中國水力水電出版社，2012.

作者簡介：劉強（1977-），男，江西九江人，國網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠水輪機檢修工，技師。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）