李陽

【摘 要】水輪發(fā)電機組的振動和擺度是新機組的安裝、運行及機組維護重要的動態(tài)評價指標，對于整個機組的安全性和穩(wěn)定性有著直接的影響。對此，在實踐中必須要對水輪發(fā)電機振擺偏大原因進行分析探究。文章對導(dǎo)致水輪發(fā)電機振擺偏大的原因進行了梳理，并對軸承缺陷、機組軸線不正、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、動靜摩擦以及支撐系統(tǒng)剛度不足所導(dǎo)致的水輪發(fā)電機振擺偏大問題進行了分析，探究了具體的解決方法，為水輪發(fā)電機振擺偏大問題提供了有效的防范措施。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機；振擺偏大；原因分析；解決措施；

引言

水輪發(fā)電機組的振動與常規(guī)的動力機械的振動方式有一定的差異性，故在對其進行分析的過程中，不僅需要對機器的旋轉(zhuǎn)部件以及固定部件振動進行系統(tǒng)的分析，還需綜合發(fā)電機的電磁振動等相關(guān)因素，探究其振動原因。本文主要對其振擺非電磁因素及防范措施進行了分析研究。

一、水輪發(fā)電機概述

水輪發(fā)電機主要由轉(zhuǎn)子部件、定子部件、機架部件、導(dǎo)軸承部件、冷卻器部件、推力軸承部件、制動器等相關(guān)部件構(gòu)成。

水輪發(fā)電機將水輪機作為其原動機，把水能轉(zhuǎn)化電能。水流在流經(jīng)水輪機時，將水能轉(zhuǎn)為機械能，通過水輪機的轉(zhuǎn)軸帶動發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子，從而將機械能變?yōu)殡娔埽賹ζ溥M行輸出，水輪機是水電站中電能生產(chǎn)的主要設(shè)備。當水輪發(fā)電機出現(xiàn)振擺偏大現(xiàn)象時，不僅影響系統(tǒng)的整體性能，還降低水輪發(fā)電機的運行效率，甚至導(dǎo)致安全隱患問題的出現(xiàn)，對此必須要結(jié)合實際情況進行系統(tǒng)的分析。

二、水輪發(fā)電機振擺偏大原因分析

通過對水輪發(fā)電機組的實際分析，了解到水輪發(fā)電機自身的缺陷。這些問題主要體現(xiàn)在：軸承缺陷問題、機組軸線不正問題、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡問題、動靜摩擦問題、支撐系統(tǒng)剛度不足問題，這些問題都會導(dǎo)致水輪發(fā)電機出現(xiàn)振擺偏大的現(xiàn)象。解決這個問題，須結(jié)合實際情況對造成振擺偏大原因進行深入研究分析。

1、水力因素

振動的水力因素系指振動中的干擾力來白水輪機水力部分的動水壓力。其特征是帶有隨機性，且當機組處在非設(shè)計L況或過渡工況運行時，因水流狀況惡化，機組各部件的振動亦明顯增大。由于單位體積水流的能量取決于水頭，所以機組的振動-！般是隨水頭的降低而減弱，高水頭、低負荷時振動相對而言較為嚴重。產(chǎn)生振動的水力因素主要有：水力不平衡、吊水管低頻水壓脈動、卡門渦列、間原射流等。

2、空腔汽蝕

水流通過水輪機時，其流向隨流道改變，在流速增高或脫流部位壓力降低到汽化壓力時水流中產(chǎn)生汽泡，汽泡進入高壓區(qū)潰滅時便會出現(xiàn)汽蝕。汽蝕發(fā)生時，在汽蝕部位會發(fā)生特殊的噪聲和撞擊聲?？涨黄g是流道中因游渦帶引起脫流、負壓而造成的壓力交變產(chǎn)生的振動。由空腔汽蝕引起機組的頂蓋和推力軸承出現(xiàn)劇烈的垂直振動，它比橫向振動的危害更大。

3、居水管低頻水壓脈動

4、水輪機在非設(shè)計工況下運行時，由于轉(zhuǎn)輪出口處的旋轉(zhuǎn)水流及脫流旋渦和汽蝕等影響，在居水管內(nèi)常引起水壓脈動。尤其是在尾水管內(nèi)出現(xiàn)大洞帶后，潤帶以近于固定的頻率在管內(nèi)轉(zhuǎn)動，引起水流低頻壓力脈動。當管內(nèi)水流一經(jīng)發(fā)生，壓力脈動就會激起尾水管壁.轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(gòu)、壓力管道的振動。

4、機組軸線不正

機組軸線與推力頭地平面不垂直，軸線在法蘭結(jié)合面處曲折、軸線傾斜與曲折時即為機組軸線不正。機組軸線不正會造成偏心距的產(chǎn)生，再加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，偏心力矩選旋轉(zhuǎn)，造成推力軸與支柱螺栓的軸向振動，最終則導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動。機組軸線不正，也會導(dǎo)致水輪發(fā)電機振擺偏大的情況

三、水輪發(fā)電機振擺偏大防范措施

通過對水輪發(fā)電機機組中存在的振擺偏大問題進行系統(tǒng)分析后可知，在實踐中可以通過科學(xué)的方式進行防范，具體如下：

1、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡

通過工程實例中可了解到，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等因素下水輪發(fā)電機組會產(chǎn)生振動問題，這一點在新機組的安裝與調(diào)試過程中尤為明顯。而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的主要原因是發(fā)電機組出現(xiàn)偏心、推力瓦呈現(xiàn)不平的狀態(tài)、鏡板傾斜等問題。這是因為水輪發(fā)電機是通過多種零部件構(gòu)成的，其轉(zhuǎn)子體積相對較大、自重較大，在對其進行加工、組裝的過程中無法保障其整體質(zhì)量均衡。

2、對各處的擺度值進行測定，判斷是否滿足國家標準，對軸線不正問題進行確認及排除，如果發(fā)現(xiàn)軸線不正，可根據(jù)要求合理調(diào)整軸線。

對支撐系統(tǒng)自身剛度不足導(dǎo)致的發(fā)電機振擺偏大問題進行處理時，主要是通過動平衡方法降低發(fā)電機振擺幅度大的問題?，F(xiàn)實中機組的上機架中不同方向中的動剛度是有差異的，X軸方向剛度系數(shù)較小振動相對較大，在激振力一致的狀況之下，要想有效地消除這種振動問題，可采用過動平衡的方式。但是由于此種振動問題在實際中受到機組的實際設(shè)計的影響，單純采用動平衡方法無法從根本上解決振擺偏大等相關(guān)質(zhì)量問題。在實際中應(yīng)須及時解決設(shè)計以及安裝等問題，進而提升其整體的質(zhì)量與效果。

3、對于動靜摩擦。在工程上主要通過放大下導(dǎo)油盆的實際密封間隙的方式，對整個機組進行二次啟動，記錄在進行定速的過程中相關(guān)導(dǎo)軸承擺度具體的工頻幅值以及對應(yīng)的相位變化情況，相應(yīng)改變下導(dǎo)油盆的實際密封間隙，可使發(fā)電機振擺偏大問題得到一定的改善。

四、結(jié)束語

文章分析了水輪發(fā)電機振擺偏大原因并探究了防范措施。軸承缺陷、機組軸線不正、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、動靜摩擦、支撐系統(tǒng)剛度不足的問題都會導(dǎo)致水輪發(fā)電機出現(xiàn)振擺偏大的現(xiàn)象。在實際的案例中，應(yīng)基于事實與理論，綜合研究分析問題，提出合理解決方案。

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（作者單位：新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局伊河電力有限責(zé)任公司）