摘 要：發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況直接影響著水電廠的正常運(yùn)行狀況，一旦發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，基于此本文分析發(fā)電機(jī)定子的振動(dòng)異常，首先從振動(dòng)異常原因展開(kāi)分析，探索診斷理論，接著分析機(jī)組振動(dòng)異常的現(xiàn)象，提出各種處理手段，保障發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，希望對(duì)發(fā)電機(jī)在水電廠的應(yīng)用做出部分貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)定子；振動(dòng)原因；優(yōu)化對(duì)策

中圖分類號(hào)：TV734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0118-02

1 引 言

近些年以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的水利發(fā)電事業(yè)也獲得了非常顯著的進(jìn)步和發(fā)展，各種類型的大型、中型以及小型的發(fā)電機(jī)組相機(jī)建設(shè)成功并且很快的投入使用。但是在發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中還是經(jīng)常性地出現(xiàn)相應(yīng)的振動(dòng)問(wèn)題，包括定子振動(dòng)，這對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行造成一定的不良影響，下面我們著重分析一下發(fā)電機(jī)組定子振動(dòng)的影響因素與相應(yīng)的處理方案。

2 發(fā)電機(jī)組定子振動(dòng)的影響因素

2.1 定子鐵芯松動(dòng)

定子是發(fā)電機(jī)的核心部件之一，定子鐵芯的壓緊與否和鐵芯翹曲問(wèn)題關(guān)系到機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于定子機(jī)座和鐵芯間存在不同的熱膨脹量，熱膨脹時(shí)將會(huì)有壓應(yīng)力作用到鐵芯上。如果定子鐵芯與機(jī)座、機(jī)座與基礎(chǔ)間都是剛性固定，過(guò)大的壓力作用在鐵芯上會(huì)導(dǎo)致鐵芯產(chǎn)生翹曲。而鐵芯的翹曲則會(huì)嚴(yán)重影響到定子的穩(wěn)定性，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子振動(dòng)。

2.2 電磁因素

若是當(dāng)不確定的磁極發(fā)生了短路的情況之后，會(huì)使得磁動(dòng)勢(shì)逐漸減小，與之相對(duì)稱的磁極磁動(dòng)勢(shì)卻不會(huì)因此出現(xiàn)任何的變化，之后便能誕生出一個(gè)和轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出同向轉(zhuǎn)動(dòng)的不平衡磁拉力，由此就導(dǎo)致了機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)的情況。若是定子繞組的固定不科學(xué)，當(dāng)電氣負(fù)荷比較高的時(shí)候，也會(huì)讓機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。

3 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組定子振動(dòng)的優(yōu)化對(duì)策

3.1 采取相對(duì)合理的振動(dòng)測(cè)試方案

在水電廠中的發(fā)電機(jī)組定子往往會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，這是不可避免的問(wèn)題，應(yīng)該重視其合理性，采取適宜的測(cè)試方案，保證將影響降至最低。

（1）儀表測(cè)試法

此類方式相對(duì)簡(jiǎn)便且靈活，涉及到的儀器包括測(cè)振儀和百分及千分表等。測(cè)振儀可以及時(shí)的將機(jī)械振動(dòng)時(shí)間歷程測(cè)試出來(lái)，在分析及對(duì)比的過(guò)程中，獲取到更為精確地機(jī)組振動(dòng)頻率及波形等相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)。百分及千分表等也可以及時(shí)的將機(jī)組振動(dòng)的振幅測(cè)出來(lái)，這樣便能保證相關(guān)工作的開(kāi)展更加順利。

（2）振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

這種系統(tǒng)通常涵蓋著傳感器、信號(hào)變換及處理等不同的裝置。在借助于專業(yè)傳感器及信號(hào)變換裝置的基礎(chǔ)上，把實(shí)際獲取的振動(dòng)量合理的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，再適當(dāng)?shù)慕柚诜糯笃鲗⑾嚓P(guān)的信息放大，通過(guò)示波器將其合理的記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)分析儀器的分析加以處理。該系統(tǒng)體現(xiàn)出較高的靈敏度和較廣的頻率范圍，能夠及時(shí)的完成自動(dòng)控制及遙測(cè)等工作。應(yīng)該格外關(guān)注的是此系統(tǒng)的使用可以對(duì)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，但是應(yīng)該采取針對(duì)性的屏蔽措施，避免受到外界的干擾，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生不利的影響。

3.2 準(zhǔn)確分析電磁因素產(chǎn)生的振動(dòng)原因

依照轉(zhuǎn)子磁極鍵的基本情況，在反復(fù)測(cè)量定轉(zhuǎn)子圓度符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，把長(zhǎng)出的部分及時(shí)的去除，在上部及時(shí)加裝擋板。當(dāng)對(duì)磁極鍵固定之后，避免出現(xiàn)偏斜的問(wèn)題。若是磁極已經(jīng)修復(fù)成功，需要及時(shí)的對(duì)轉(zhuǎn)子圓度加以復(fù)測(cè)，保證檢測(cè)的結(jié)果及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相關(guān)的要求。在對(duì)定子鐵芯進(jìn)行定期檢查的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)了松動(dòng)的情況，應(yīng)該及時(shí)的采取措施處理，同時(shí)強(qiáng)化基本的監(jiān)控與監(jiān)管。杠桿式定子鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)，穿心螺桿鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)，定子機(jī)座采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，為了方便運(yùn)輸而適當(dāng)分瓣。在現(xiàn)場(chǎng)，分瓣機(jī)座通過(guò)螺栓把合或者現(xiàn)場(chǎng)焊接方式組成一個(gè)整體。在定子機(jī)座內(nèi)徑側(cè)布置適當(dāng)數(shù)量的鴿尾筋和拉緊螺桿來(lái)確保定子鐵芯在任何正常運(yùn)行和瞬時(shí)工況下都不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，杠桿式結(jié)構(gòu)拉緊螺栓擰緊時(shí)產(chǎn)生的壓緊力作用于定子鐵芯的重心上，同時(shí)，定子機(jī)座上焊接了與鴿尾筋同樣數(shù)量的加強(qiáng)筋以確保定子機(jī)座可以承受相等的反作用力。利用齒壓板的足夠彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵芯的軸向彈性。通過(guò)這兩種壓緊方式可以大大提高定子鐵芯的效果，無(wú)論是杠桿式定子鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)還是穿心螺桿定子鐵芯壓緊結(jié)構(gòu)都能滿足發(fā)電機(jī)定子的正常運(yùn)行，保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 防止鐵芯翹曲的措施

（1）減少定子鐵芯的熱應(yīng)力的措施：

①如果發(fā)電機(jī)鐵芯直徑較大的話，定子鐵芯軛部磁密就應(yīng)選取較低的磁密以降低溫升。

②對(duì)鐵芯沖片采用高導(dǎo)磁率硅鋼片以減少定子鐵芯的損耗。通過(guò)采用足夠數(shù)量的5～6mm厚的通風(fēng)槽鋼來(lái)增加鐵芯的徑向通風(fēng)面積從而提高通風(fēng)冷卻效果。

③采用無(wú)磁性的壓指以降低定子鐵芯端部的溫升。

（2）增大定子鐵芯的抗翹曲強(qiáng)度：

①適當(dāng)增大鐵芯軛部的徑向?qū)挾?，增大鐵芯的剛性。

②在定子鐵芯的外徑側(cè)設(shè)置了足夠數(shù)量的鴿尾鍵，使其間距滿足抗翹曲強(qiáng)度要求。

③設(shè)計(jì)合理的鐵芯壓緊面壓（1.5MPa），確保長(zhǎng)期運(yùn)行后，鐵芯壓緊具有足夠的殘余面壓，避免因面壓不夠而引起的鐵芯翹曲變形。

（3）防止定子鐵芯翹曲的定子機(jī)座和基礎(chǔ)之間的連接結(jié)構(gòu)：

采用松螺栓連接結(jié)構(gòu)，并在定子機(jī)座與基礎(chǔ)板間的滑動(dòng)面上涂二硫化鉬做潤(rùn)滑劑，鐵芯與機(jī)座間無(wú)間隙，從而允許機(jī)座與基礎(chǔ)板間作自由同心徑向移動(dòng)。同時(shí)機(jī)座與基礎(chǔ)板間設(shè)置足夠數(shù)量的徑向鍵或銷，以承受突然短路時(shí)產(chǎn)生的切向扭矩。

為了使定子機(jī)座在不平衡磁拉力作用下不產(chǎn)生過(guò)大的變形并保持其同心度，在定子機(jī)座內(nèi)部設(shè)置了足夠的擋塊。以上措施應(yīng)用于發(fā)電機(jī)上后，定子鐵芯就不再產(chǎn)生有害的翹曲變形。

3.4 停機(jī)檢修，沖洗堵塞根管

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，機(jī)組在動(dòng)平衡前后、空載負(fù)荷情況下，各發(fā)電機(jī)軸振的變化量保持一致。這一現(xiàn)象表明在動(dòng)平衡前后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上仍然存在熱不平衡現(xiàn)象，而且這時(shí)存在的熱不平衡幅值較穩(wěn)定，根據(jù)這一特點(diǎn)推斷出不平衡發(fā)生的部位。為了避免該現(xiàn)象，避免轉(zhuǎn)子因素對(duì)定子振動(dòng)產(chǎn)生影響，要進(jìn)行停機(jī)檢修，在檢修時(shí)首先測(cè)量發(fā)電機(jī)各個(gè)出水孔的水流量，通過(guò)流量判斷各個(gè)出水孔是否存在堵塞狀況，將堵塞的出水口標(biāo)記清楚，然后進(jìn)行統(tǒng)一的清洗，其中堵塞嚴(yán)重的要使用大流量進(jìn)行較大力度的沖洗，也可以使用高壓氮?dú)鈱?duì)根管進(jìn)行清潔，經(jīng)過(guò)反復(fù)的沖洗，可以很大程度的解決冷卻水流管流量不均勻的情況。

3.5 機(jī)組振動(dòng)維護(hù)的基本要點(diǎn)

每月必須要適當(dāng)?shù)臏y(cè)量發(fā)電機(jī)定子及勵(lì)磁回路絕緣電阻，同時(shí)在測(cè)量發(fā)電機(jī)定子回路絕緣電阻時(shí)應(yīng)該采用2500V兆表，對(duì)比于歷年測(cè)量值來(lái)說(shuō)不能出現(xiàn)相對(duì)明顯的降低趨勢(shì)，吸收比不可以低于1.6，應(yīng)該及時(shí)的在查明原因的情況下消除。若是發(fā)生了機(jī)電外部的短路問(wèn)題，需要及時(shí)的對(duì)發(fā)電機(jī)重要的部件合理的檢查，同時(shí)對(duì)于發(fā)電機(jī)定子端部位實(shí)施外觀檢查。發(fā)電機(jī)運(yùn)維人員應(yīng)該落實(shí)定期或者是不定期的考核，確保發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況更為優(yōu)良，促使相應(yīng)工作的開(kāi)展更加順暢。

4 總 結(jié)

綜上所述，本文對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組定子振動(dòng)的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，之后又列舉出水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組定子振動(dòng)相應(yīng)的處理方案。因?yàn)樗啓C(jī)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中振動(dòng)問(wèn)題是避免不了的，所以對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)問(wèn)題的處理應(yīng)該盡可能的以預(yù)防為主要措施，同時(shí)治理為相應(yīng)的輔助措施，在這樣防治的過(guò)程中采用一系列科學(xué)的方法和措施，最大程度的消除水電廠發(fā)電機(jī)組定子產(chǎn)生振動(dòng)的根源，以此來(lái)確保發(fā)電機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)久的運(yùn)行。

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收稿日期：2018-11-19

作者簡(jiǎn)介：王曉師（1992-），助理工程師，本科，主要從事變電檢修工作。