劉雪竹 馬聰

【摘 ?要】造成水輪機振動的原因是比較多的，在實踐工作中必須要明確這些原因，及時將故障問題予以排除，確保水輪機盡快恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)，這樣水輪機功能才能有效發(fā)揮出來，水電站也可以穩(wěn)定高效運行。本文將探討水輪機振動的主要原因，并提出行之有效的改進(jìn)措施，以期能夠快速處理好水輪機振動問題，防止電力生產(chǎn)發(fā)生延誤，以降低水電站運營成本，從而為水電事業(yè)的健康發(fā)展增添動力。

【關(guān)鍵詞】水輪機;振動原因;處理對策

引言：水輪機是水電站的重要設(shè)備，一旦其出現(xiàn)故障將會給水力發(fā)電造成諸多不良影響，然而通過對水輪機故障原因的分析可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)故障都是比較隱蔽的，不容易被發(fā)現(xiàn)，而故障問題普遍會引起水輪機的振動，因此加強對水輪機振動問題的處理非常必要，這將有利于提高水輪機運行的穩(wěn)定性和安全性，為水力發(fā)電的持續(xù)開展提供了有力的支持。相關(guān)工作人員必須要切實加強水輪機的維護管理工作，致力于將水輪機故障問題扼殺在萌芽之中，從而達(dá)到節(jié)約成本，提高效益的目的，保持水電站的可靠運行。

一、水輪機振動原因分析

一般來說，水輪機振動的誘發(fā)原因大致可以歸結(jié)為以下幾個方面，即水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕、尾水管渦帶、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)與導(dǎo)葉葉片數(shù)組合不當(dāng)、轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)迷宮間隙不對稱等。其中，水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)與導(dǎo)葉葉片數(shù)組合不當(dāng)將引發(fā)高頻振動，而尾水管渦帶將產(chǎn)生低頻振動，轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)迷宮間隙不對稱所產(chǎn)生的是不定頻振動。通過對水輪機振動現(xiàn)象的觀察可以得出具體是何種原因引起了水輪機的故障，并以此為依據(jù)采取應(yīng)對措施，能夠大大提高故障排除效率，縮短故障處理時間，使得水輪機在水力發(fā)電中可以充分發(fā)揮出其應(yīng)有作用。

二、水輪機振動故障點的判斷方式

經(jīng)驗豐富的維修人員往往能夠在水輪機振動出現(xiàn)時迅速判斷出故障原因，要求水電站能夠定期開展對維修人員的培訓(xùn)工作，確保維修人員能夠?qū)λ啓C結(jié)構(gòu)以及振動原因了如指掌，并要將先進(jìn)維修技術(shù)傳授給他們，這樣維修人員就可以高效率的處理好水輪機振動問題。在水輪機振動故障的判斷方面不斷有新技術(shù)、新方法涌現(xiàn)而出，維修人員不能墨守成規(guī)，而是要以創(chuàng)新理念為指導(dǎo)，結(jié)合自身工作經(jīng)驗實施工作模式的創(chuàng)新，以此來提高水輪機振動故障處理水平?，F(xiàn)如今較為常用的水輪機振動故障判斷方法有下面兩種：

第一，測量方法。采用百分表和壓力表進(jìn)行機組振動、擺度及壓力脈動的測量是最常用的方法。一般在軸承支架和定子機座處設(shè)置振動測點及在各部導(dǎo)軸承處設(shè)置擺度測點，在尾水管等處增設(shè)必要的壓力脈動測點等。計算機監(jiān)測裝置中，采用加速度傳感器測量振動，測量擺度采用電渦流傳感器，測量壓力采用壓力變送器，不僅具有幅值顯示功能，而且具有波形和頻譜分析功能，還可以進(jìn)行離線或在線監(jiān)測。

第二，試驗工況及分析。水輪發(fā)電機組振動、擺度、壓力脈動的測量，應(yīng)分別在空載無勵額定轉(zhuǎn)速、變轉(zhuǎn)速、空載變勵磁電流、空載有勵額定轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載、調(diào)相等工況下進(jìn)行。通過空載無勵額定轉(zhuǎn)速工況，可了解機組軸線與軸承間機械蹩勁力作用的大小;通過空載變勵磁電流工況，可了解定子鐵芯有無冷態(tài)振動;通過空載有、無勵額定轉(zhuǎn)速工況，可了解發(fā)電機電磁不平衡力作用的大小;通過不同負(fù)載工況，可全面了解機組運行的穩(wěn)定性;通過變轉(zhuǎn)速工況，可了解發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量不平衡力作用的大小;通過調(diào)相工況，可了解機組無水力作用因素下的運行情況。

三、水輪機振動的處理措施分析

1、運行工況表現(xiàn)為空載無勵、振動隨轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的振動故障消除

要想保證水輪機振動故障可以得到針對性的處理，工作人員必須要加強對水輪機振動現(xiàn)象的觀察，分析產(chǎn)生此類現(xiàn)象的原因，選擇合適的處理辦法。比如說在水輪機出現(xiàn)振動隨轉(zhuǎn)速升高而增大，且空載無勵時，應(yīng)首先考慮發(fā)電機轉(zhuǎn)子與水輪機轉(zhuǎn)輪是否存在動平衡不平現(xiàn)象，確認(rèn)后采用動平衡實驗的方式增加動平衡塊，以此消除不平衡現(xiàn)象，避免震動的發(fā)生。如果是由于軸線不直或中心不對導(dǎo)致這一現(xiàn)象的發(fā)生時，則應(yīng)采用調(diào)整軸線和中心、調(diào)整推力軸瓦的方式進(jìn)行振動的處理。發(fā)電機同軸勵磁機轉(zhuǎn)子中心不同心造成的振動應(yīng)采用調(diào)整勵磁機轉(zhuǎn)子中心的方式進(jìn)行振動消除。

2、運行工況為空載帶勵、振動情況對勵磁電流變化的振動故障消除

運行工況為空載帶勵、振動隨勵磁電流變化的振動故障，其誘發(fā)原因可能有轉(zhuǎn)子線路問題、定子變形或轉(zhuǎn)子中心偏心等因素。在進(jìn)行這類振動故障的處理中，應(yīng)首先采用示波器對線圈短路情況進(jìn)行檢測，測出具體的短路位置后再進(jìn)行相應(yīng)的處理，以此消除水輪機振動故障。定子變形需要通過儀器檢測后進(jìn)行處理，這類故障如果處理不及時將會造成更大的故障隱患。偏心的處理較為簡單，可以采用調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子中心的方式解決振動。

3、運行工況為帶負(fù)荷時出現(xiàn)的振動故障排除

在運行工況為帶負(fù)荷情況下，如振動強度對負(fù)荷情況變化應(yīng)首先考慮磁場是否對稱，其次檢查推力軸承中心性、最后對轉(zhuǎn)輪葉片出口邊緣、轉(zhuǎn)輪泄水錐進(jìn)行檢查。通過消除磁場不對稱情況、調(diào)整軸承中心以及劉正轉(zhuǎn)輪葉片邊緣開口、調(diào)整泄水錐長度等方式即可排除這類型的機組振動。在帶負(fù)荷工況下，如出現(xiàn)突然的劇烈震動則應(yīng)首先考慮導(dǎo)葉破斷螺釘或剪斷銷剪斷，在進(jìn)行及時檢查后進(jìn)行更換即可消除振動故障。如故障原因是由于轉(zhuǎn)輪葉片斷裂或脫落、轉(zhuǎn)輪泄水錐脫落造成的劇烈震動，則必須進(jìn)行緊急停機檢修，以此確保機組的安全。

結(jié)語：總而言之，水力發(fā)電基本上不會產(chǎn)生污染物，破壞生態(tài)環(huán)境，充分展現(xiàn)了綠色清潔能源的應(yīng)用優(yōu)勢，給人們提供了優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，具有著無限廣闊的發(fā)展前景。作為水力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，水輪機發(fā)揮的作用不可小覷，其振動故障問題的分析和排除也應(yīng)得到相關(guān)工作人員的高度重視。本文重點探討了空載無勵、振動隨轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，空載帶勵、振動情況對勵磁電流變化以及帶負(fù)荷三種運行工況下的振動處理對策，希望在實踐工作中能夠起到參考和借鑒的作用，從而為水輪機的良好運行提供有力保障。

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（作者單位：吉林敦化抽水蓄能有限公司）