水電站發電機異常振動故障問題及排除方式研究

王偉彬

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，電力行業也在逐漸崛起，而發電機在水電站的運行過程中起著非常重要的作用，一定要確保發電機的良好運行。但是，發電機在水電站的使用中經常會出現各種各樣的故障，異常振動就是一項非常常見的故障，而且也是非常重要的，一定要對其引起重視，該文對水電站發電機異常振動故障造成的危害以及發生的原因和解決措施進行了詳細分析，希望能夠確保發電機在水電站中有效運行。

關鍵詞：水電站 發電機 異常振動 原因 排除方式

中圖分類號：TM34 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0052-02

近年來，在我國電力事業不斷發展的基礎上，水電站也隨之發生了很大的改變，不僅能夠充分滿足我國對電力的需求，還能保障人們的用電安全，實現電力系統安全穩定的運行，在一定程度上提高了我國城市的發展質量。水電站中的發電機在水電站發展過程中起著非常重要的作用，因此，一定要做好發電機的維修保養工作，使水電站在安全有效的環境下運行。在發電機運行的過程中，經常會出現零部件受損、變形的情況，這主要是由于發電機異常振動造成的，對發電機的運行效率產生了很大的影響。為了能夠確保發電機的穩定運行，該文對水電站發電機異常振動故障問題進行了詳細分析，并且給出了解決的具體措施，希望實現水電站發電機的穩定運行。

1 水電站發電機異常振動的原因

1.1 發電機的油膜振蕩

通常情況下，發電機的油膜振蕩是在發電機組啟動上升的過程中產生的，因為發電機的轉子在軸承油膜高速旋轉的情況下會受到比較大的荷載作用，最初的穩定性就會遭到破壞，從而導致發電機出現了油膜振蕩的現象。在發電機實際的運行過程中，轉子在軸承油膜上呈現穩定運行的狀態，而且轉軸會圍著軸線不斷旋轉，但是，如果運行的穩定受到破壞，軸頸旋轉的線速度就會不斷增大，并且轉子和軸承之間的摩擦也會逐漸增大，產生過多的損耗，這時軸系的臨界轉速就會逐漸降低，而油膜的壓力會逐漸上升，進而出現了發電機油膜振蕩的現象，對發電機組的運行情況產生了嚴重的影響[1]。在發電機發生油膜振蕩時，振動會跟隨轉速的增加而增大，但是，振幅還是保持不變，如果軸頸的轉速一直增加，半速渦動的振動頻率也會一直處在上升的狀態。直到振動頻率上升到為轉子第一臨界轉速的兩倍時，渦輪就會出現放大的現象，而且增幅也會相應增加，使轉軸出現比較明顯的跳動情況。如果發電機的油膜振蕩情況比較嚴重，就會給發電機組主軸的表面部分帶來一定的影響，從而出現異常振動的情況。

1.2 發電機的汽流激振

對于發電機的汽流激振來說，主要具有以下幾方面的特點：首先，如果發電機組的負荷超過某一個負荷點，那么軸振動的情況就會更加嚴重；但是如果將負荷下降到小于負荷點的位置，振動的情況就會立即減小；其次，發電機振動的頻率基本上與高壓轉子一階臨界轉速相等，或者是小于它，主要是因為發電機中的葉片在受到不平衡的氣體沖擊時，就會出現汽流激振的現象，而且，一些大型發電機組的末級比較長，當氣體徘徊在葉片的末端時，就會出現膨脹的現象，使氣流道出現混亂的情況，從而發生汽流激振的現象。另外，軸封也是導致出現汽流激振的原因之一。

1.3 發電機的轉子熱彎曲

在水電站發電機的運行過程中，轉子熱彎曲而導致的振動是由于一倍頻振幅的增加，這和轉子溫度、蒸汽參數之間具有非常緊密的聯系，而轉子熱彎曲的現象基本上是在發電機組冷態起機定速后帶負荷時期發生的，這時的轉子溫度處在不斷上升的階段，從而導致轉子出現了熱彎曲的現象，并且一倍頻振動也逐漸增加，有可能還會導致相位發生相應的變化[2]。另外，如果轉子熱彎曲的作用比不平衡量大時，在臨界轉速之上就會出現振幅下降的現象。

1.4 發電機的摩擦振動

發電機發生摩擦振動的原因主要是因為發電機中用來轉動的葉輪、主軸、聯軸等零部件在長期的使用過程中受到了作用力和高溫條件的影響，從而出現了熱彎曲的現象，導致最開始的平衡狀態被破壞，并且發生了異常振動的情況，但是，這時發電機的振動信號仍然以工頻為主頻。對于發電機的轉子來說，由于會受到沖擊或者是其他因素的影響，經常會產生一些分頻、倍頻以及高頻分量，甚至有的時候還會出現波形的削頂情況。在發電機轉子出現摩擦振動的情況下，振動的頻率以及幅值等還是會具有波動的特征，而且在摩擦振動時間比較長的情況下還會出現渦動的情況。

2 水電站發電機異常振動的排除方式

2.1 發電機油膜振蕩的排除方式

通過分析發電機組油膜振蕩的故障問題可以得出，要想切實提高發電機軸承和轉子工作的安全性和可靠性，一定要減小軸承和轉子之間的摩擦力，利用壓力和濕度都非常符合標準的潤滑油來減小潤滑動力的粘度。一般情況下，潤滑油的粘度越大，油膜的承載力也會越大，但是，要是沒有限制地加大潤滑油的粘度，就會使潤滑油的均勻力受到破壞，從而增加了摩擦力。另外，還可以利用減小軸瓦頂部間隙、增加軸瓦軸承的寬度以及減小軸頸和軸瓦之間的接觸等來排除發電機的油膜振蕩故障問題。

2.2 發電機汽流激振的排除方式

對于發電機的汽流激振故障來說，要想對其進行有效排除，并且提高維修的質量，一定要檢驗轉子的動平衡情況，使轉子的質量心和旋轉中心維持在一致的狀態。另外，在對發電機進行日常的檢查時，相關的工作人員一定要詳細地記錄好發電機轉子的振動情況，包括數據和具體的信息等，之后再根據其他的因素來繪制出轉子的振動曲線，查看曲線的變化情況是否正常，從而排除發電機的氣流激蕩故障。

2.3 發電機轉子熱彎曲的排除方式

對于發電機來說，如果其中的轉子出現了熱彎曲的現象，就要用新的轉子來替換已經彎曲的轉子，在這種情況下，異常振動的情況就會減小，久而久之，整個發電機組的異常振動情況都會消失，那么發電機就能在水電站中更加安全、穩定地運行[3]。

2.4 發電機摩擦振動的排除方式

在發電機中的工作過程中，轉子的工作非常繁瑣，不僅要受到氣流的作用，還要面臨高速旋轉的情況，另外，還會受到高溫環境、潮濕環境以及高雅環境的影響，致使轉子不能正常地運行，因此，一定要對轉子的維修和保養工作引起重視。如果發現發電機組中出現異常振動的情況，一定要及時利用相應的手段來更換發電機中造成摩擦振動的部件，防止因為摩擦振動使整個發電機組處在運行不順利的狀態。

3 結語

綜上所述，在水電站的運行過程中，發電機是一個非常重要的設備，它的運行狀態對水電站的電力輸送情況具有直接的影響，因此，一定要做好發電機的維修和保養工作。但是，在水電站的實際工作過程中，發電機的異常振動故障已經成為了非常常見的故障問題，水電站一定要對其引起重視，所以，一定要利用有效的方法對發電機異常振動故障進行排除，并且給出具體的維修方案，實現發電機在水電站中安全有效地運行。只有充分確保發電機能夠在安全的情況下進行運行，才能保障水電站在安全穩定的環境下進行電力的輸送，切實提高水電站的運行效率和經濟效益。

參考文獻

[1] 邵永斌.大型發電機定子繞組常見故障的分析及處理[J]. 大電機技術，2014（6）：27-31.

[2] 王海軍，涂凱，練繼建.基于結構聲強的水電站廠房振動傳遞路徑研究[J].水利學報，2015（10）：1247-1252，1260.

[3] 楊平，周令.水電站水輪發電機端部渦流損耗計算研究綜述[J].湖南農機，2013（3）：60-61.