裴龍芬

摘要：隨著我國(guó)清潔能源的開發(fā)利用，水力發(fā)電逐步得到開發(fā)。水輪發(fā)電機(jī)有了快速的發(fā)展和進(jìn)步，性能日益提高，但是也存在著一些需要亟待解決的問題。在現(xiàn)代水電站的日常機(jī)械運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)是不可避免的正?，F(xiàn)象，但是如果振動(dòng)幅度過大，超過標(biāo)準(zhǔn)范圍則會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，本文作者提出來精確測(cè)量振動(dòng)值及分析振動(dòng)原因，包括設(shè)計(jì)方面、制造方面、安裝方面和運(yùn)行方面的問題。并及時(shí)采取相應(yīng)技術(shù)措施加以處置，就能保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組;振動(dòng);原因;對(duì)策

在社會(huì)發(fā)展建設(shè)過程中，水利工程對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧穩(wěn)定發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。在現(xiàn)代水電站的運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N不同的原因出現(xiàn)劇烈振動(dòng)的現(xiàn)象，是不可避免存在的，因此，做好水利工程項(xiàng)目?jī)?nèi)部?jī)?yōu)化工作就顯得極為重要了，其能夠有效的提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，滿足發(fā)電需求。文章，將對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中常見的振動(dòng)問題進(jìn)行分析，以求更好的促進(jìn)相關(guān)工作推進(jìn)。需要我們找準(zhǔn)發(fā)生的原因，采取相應(yīng)的對(duì)策，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命，避免事故的發(fā)生。

一、水輪機(jī)組振動(dòng)概述

在水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，機(jī)組振動(dòng)主要是將水輪機(jī)作為其原動(dòng)力，水能的作用能夠有效的激發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)，同時(shí)，通過間接的凡事，其還能夠維持機(jī)組的振動(dòng)。在具體運(yùn)行期間，值得注意的是，水輪機(jī)組自身具有一定特殊性，也可能造成水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)。如從水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)來說，水輪機(jī)組是由兩個(gè)部分所組成的，即轉(zhuǎn)動(dòng)與固定，在水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，如果機(jī)組的某個(gè)部位出現(xiàn)質(zhì)量或者是其他故障問題，就可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)。水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中比較常見的一種現(xiàn)象，針對(duì)水輪機(jī)組振動(dòng)，必須要及時(shí)的采取有效措施進(jìn)行，否則其可能會(huì)對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定性和可靠性等產(chǎn)生影響。但是，在水輪機(jī)組運(yùn)行期間，如果故障已經(jīng)比較嚴(yán)重了，采取相應(yīng)措施已經(jīng)難以對(duì)其進(jìn)行控制，那么就需要及時(shí)的停止運(yùn)行水輪發(fā)電機(jī)組，避免其產(chǎn)生更加嚴(yán)重的損失。

二、水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障成因

水輪發(fā)電機(jī)組的工作環(huán)境相較于普通的動(dòng)力機(jī)械來說存在有較大的差異，因此，其出現(xiàn)故障的原因也可謂是多種多樣，其主要包含有以下幾個(gè)方面的原因：1、機(jī)械故障

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組主軸的剛度或者是直徑不夠的時(shí)候，兩個(gè)軸承之間將會(huì)產(chǎn)生巨大的間隙，這樣可能會(huì)造成機(jī)組振動(dòng)，同時(shí)機(jī)組的負(fù)荷變化也將會(huì)對(duì)機(jī)組的振幅產(chǎn)生影響。其次，機(jī)組運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)不平衡，或者是工藝質(zhì)量不夠理想，比如說設(shè)備工藝質(zhì)量沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，使用一段時(shí)間之后，設(shè)備磨損越來越嚴(yán)重，機(jī)組的轉(zhuǎn)速變大，機(jī)組振幅也將會(huì)加大。再次，緊固件松動(dòng)、水輪發(fā)電機(jī)組的部分零件松動(dòng)之后，在低負(fù)荷或者是空載的情況下，容易出現(xiàn)比較明顯的振動(dòng)現(xiàn)象。最后，機(jī)組內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件或者是固定部件因?yàn)槟Σ炼a(chǎn)生振動(dòng)。

2、水力故障

水輪發(fā)電機(jī)組的工作環(huán)境多是在水中，因此水力也是影響機(jī)組正常運(yùn)行的關(guān)鍵性因素之一。首先，水輪機(jī)的固定導(dǎo)葉、蝸殼及活動(dòng)導(dǎo)葉內(nèi)部的非均勻流可能會(huì)形成一個(gè)漩渦，漩渦最終發(fā)展成為漩渦帶，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)受到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的影響，如果機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)良好，則振動(dòng)微弱，對(duì)機(jī)組機(jī)會(huì)不產(chǎn)生影響。其次，轉(zhuǎn)輪葉片出口部位形成卡門渦街也可能會(huì)引發(fā)機(jī)組振動(dòng)，在發(fā)電量比較高的情況下，卡門渦街所引發(fā)振動(dòng)幅度也更大。最后，水輪機(jī)在不是規(guī)定設(shè)計(jì)工況狀態(tài)下運(yùn)行的時(shí)候，如低負(fù)荷、低水頭等狀態(tài)下，轉(zhuǎn)輪葉片的出口處很容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的水流，其可能會(huì)在尾水管中形成偏心渦帶，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)。

3、電氣故障

電氣故障也是導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的一個(gè)重要因素。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能會(huì)受到多種補(bǔ)平衡力的影響，比如說定轉(zhuǎn)子之間不均勻的空氣所引發(fā)的作用力，其會(huì)使得上機(jī)架出現(xiàn)明顯振動(dòng)，振動(dòng)幅度則會(huì)隨著電流的變化而變化。其次，發(fā)電子定子繞組內(nèi)部所形成的諧流可能會(huì)產(chǎn)生磁拉力，這種拉力可能會(huì)使定子出現(xiàn)振動(dòng)。最后，在安裝機(jī)組時(shí)，如果沒有做好定子繞組固定工作，在電氣負(fù)荷比較高的情況下，機(jī)組也容易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

三、水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)處理對(duì)策

1、工程概況

為了更好處理水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題，筆者嘗試對(duì)某電廠水輪發(fā)電機(jī)組工程實(shí)際進(jìn)行分析，該機(jī)組在運(yùn)行初始階段出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

2、振動(dòng)原因分析

經(jīng)過檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)原因主要是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自身熱彎曲，接觸不良所引發(fā)的。其主要如下：通流期間中水力穩(wěn)定性相對(duì)比較差。在水流進(jìn)入到轉(zhuǎn)輪之后，出現(xiàn)不對(duì)稱問題時(shí)，導(dǎo)致橫向作用力的穩(wěn)定性下降，最終設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)，低荷載或者是零荷載的運(yùn)行狀況下，可能會(huì)出現(xiàn)高強(qiáng)度的振動(dòng)。其次，則是尾部流通管產(chǎn)生渦流帶。水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中的渦流帶是一流體形式，其相對(duì)來說比較復(fù)雜，穩(wěn)定性差，容易引發(fā)振動(dòng)。此外，尾部流通管道安裝位置偏低，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，也是導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的一個(gè)重要原因。通常，轉(zhuǎn)漿式流體輸送機(jī)的尾部安裝位置比較低，但是其他設(shè)備的尾部安裝時(shí)卻不必如此，然而實(shí)際安裝過程中，部分工作人員卻會(huì)慣性操作，導(dǎo)致設(shè)備尾部安裝位置難以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)^[1]。

3、處理措施

在對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障進(jìn)行處理時(shí)，一是需要將機(jī)組拆開，找出故障的根本原因，然后將機(jī)組各個(gè)配件送到生產(chǎn)廠家進(jìn)行維修。如針對(duì)機(jī)組間隙問題引發(fā)的故障，可以進(jìn)一步加大機(jī)組頂蓋和底環(huán)之間的間隙，以減少因?yàn)榈篆h(huán)與頂蓋之間摩擦碰撞而引發(fā)的振動(dòng)故障。二是，將機(jī)組的主軸加固，可以嘗試修改連接螺栓的材料，更改螺栓尺寸，進(jìn)而減輕振動(dòng)問題。三是，借助打磨機(jī)，對(duì)機(jī)組下環(huán)和底部座環(huán)仔細(xì)打磨，調(diào)整設(shè)備的水平度，將其控制在合理范圍之內(nèi)，防止設(shè)備運(yùn)行過程中，出現(xiàn)振動(dòng)。四是對(duì)機(jī)組的底部進(jìn)行修繕，在鏡子班也推力瓦之間合理的應(yīng)用絕緣板，這樣也能夠有效的防止在設(shè)備使用期間，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的摩擦而出現(xiàn)振動(dòng)。五是適當(dāng)增加水輪機(jī)頂部的排水管數(shù)量，這樣能夠及時(shí)的將機(jī)組內(nèi)部積水排出，能夠有效加大閥門的控制力度，達(dá)到防止振動(dòng)的目的。六是在安裝加工完成的底環(huán)和頂蓋時(shí)，需要嚴(yán)格的根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，提高工作人員的技術(shù)水平，保證各項(xiàng)設(shè)備的安裝，符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)備安裝完畢之后，做好二次檢查工作，為后期設(shè)備的良好運(yùn)行做好準(zhǔn)備，防止設(shè)備運(yùn)行期間頻繁振動(dòng)。七是嚴(yán)格根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的說明書對(duì)設(shè)備進(jìn)行組裝，在安裝工人組裝之前，要先做好技術(shù)培訓(xùn)工作，保證所有人的技術(shù)水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求之后，才能讓其進(jìn)行安裝，同時(shí)還應(yīng)做好設(shè)備的試運(yùn)行^[2]。

總之，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行期間，內(nèi)部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種原因的振動(dòng)，這種振動(dòng)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致固定導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而降低水電站的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)水電站的安全性和穩(wěn)定性等，帶來嚴(yán)重的影響。因此，做好水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)原因分析，并結(jié)合具體故障原因，制定行之有效的解決對(duì)策就顯得極為重要了，其能夠有效提升水輪發(fā)電機(jī)組的使用效益，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。水輪發(fā)電機(jī)組是水電站發(fā)電的核心組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于水電站的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益有著較大的影響，因此保證設(shè)備的穩(wěn)定就顯得極為重要了。然而，在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行期間，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的振動(dòng)故障，這些故障對(duì)水電站的穩(wěn)定運(yùn)行有著較大的影響，做好振動(dòng)故障原因分析，有針對(duì)性的予以解決，是保證設(shè)備順利運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)

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[2] ?榮紅，宋旭峰，楊文道，蒲楠楠，秦曉峰.??抽水蓄能機(jī)組“S”特性判定方法的研究[J].?水電與抽水蓄能.?2016（02）：162.