淺析水輪機發電機振動的原因與處理對策

杜偉強

【摘要】水輪發電機組的振動問題主要是在設計和安裝過程中對現有設備的缺陷造成的，如果振動問題一直沒有得到有效解決，不僅使機器的壽命大大降低，但也對整個裝置的安全運行造成了巨大的安全隱患，為此，在對振動問題及其原因進行簡要分析的基礎上，進一步探討了解決水輪發電機組振動問題的有效策略。由于水輪發電機組的設計缺陷，安裝過程中，會造成振動加劇，嚴重影響機組的安全運行，縮短了機組的使用壽命，所以只有解決了機組的振動問題，才能保證機組的安全穩定運行。

【關鍵詞】水輪機發電機；振動；原因分析；處理

引言

水輪發電機組振動是水電站設計運行中的重要問題之一。作為新機器安裝或機組檢修的動態評價指標，它起著重要的作用。因此，降低機組的振動和擺幅，提高機組的可靠性，延長機組的使用壽命，具有十分重要的意義。在水輪發電機的安裝、調試和檢修三個方面，最重要的動態評價指標是水輪發電機軸的振動。這也是水電站設計與維護中的一個主要問題。要使機組延長使用壽命，保證機組的運行可靠性得到改善，就必須對機組的振動和擺振進行分析和找出原因，以便進一步探討振動的有效措施。

一、水輪機發電機振動問題分析

通過對各水電站的觀測與分析水電機組發電后，機組在運行一段時間后，往往會增加在急救情況下機組的振動，當它必須采取減少他們的運行負荷來保證正常運行。機組在運行過程中，隨著機架擺動程度的增加，機架的振動振幅會增大，對機組的安全運行造成嚴重危害。首先，當機組的振動過大時，會使整個調速系統的有關部位出現松動的情況，嚴重甚至出現脫落的現象，從而阻礙機組的正常運行。其次，由于機組的振動，高速旋轉部件在機組運行中會造成嚴重磨損。當溫度上升到一定高度時，很容易引起軸承被燒毀。此外，由于機組的振動會導致緊固連接區內單位所有的地方會出現較寬松的條件下，使整個固件本身有嚴重的缺陷，并通過惡性循環的作用，使振動的其他連接部分也越來越大。最后，無論是單元振動還是擺動，都會形成相應的零件和焊縫金屬疲勞破壞區，并且在該區域內也不斷擴大狀態，使機組的使用壽命大大降低。在水輪發電機組振動引起的水電站由于轉子磁極形狀與安裝尺寸的不同。安裝技術人員通過測量和調整磁極與定子之間的間隙。做實驗可以排除電磁振動的可能性。機械振動是指力在振動中由機械部分產生的慣性力、摩擦力等力。造成機械振動的因素有：轉子質量不平衡，機組軸線不正確，導軸承缺陷等。由于轉子質量的不平衡，轉子的中心產生一個偏心力矩的軸，這會導致劇烈振動。機組軸線不正確，使轉輪的幾何中心偏離旋轉中心，離心慣性力增大。轉子不平衡力應通過機組運行檢查和處理。在轉子重量相對于轉子中心均勻分布的前提下，保證轉子中心和軸線重合，轉子重心與軸線重合。轉子中心是否與軸線重合，可以通過測量轉子的圓度來確定。如果轉子中心和軸偏差小（在標準允許范圍內），則不需要重新調整軛的中心，即重新磁軛。水電站為半傘式的，通過測量單元阻軸、導推力軸環一直在同一軸線上。根據機組轉速和轉子轉速的測試，機組轉子不平衡力不足。當導軸承松動時，剛性不足，操作不穩定或間隙過大，潤滑不良，產生干摩擦，產生橫向振動力。通過對水電站檢修人員的檢測，各導軸承正常。水力振動是指水輪機液壓振動產生的干擾力。水力振動的原因有：水力失調、尾管水力失調、空化、水流等。在導流筒的中心附近，產生具有一定邊界的旋轉流。當出口管出口壓力低時，旋轉中心的低壓形成空腔。氣蝕引起的振動，當水流相對于導葉的進口角度超過3度時會產生嚴重的振動區域，引起尾管的振動，回轉部分的擺動等。過流造成的振動，現在，為了降低電力成本，即使是長尾水管的水電站往往省略激增。對于這種類型的水電站，流動現象成為一個問題。當機組甩負荷到汽輪機迅速停止時，由于導軌的快速關閉，導流管會有很大的壓降，當壓力下降時，如果飽和蒸汽壓水，則會使氣泡形成和分離。這就是所謂的流動現象。分離后的水重新結合，它會產生巨大的壓力，伴隨著巨大的噪音，使渦輪振動。水電站在導葉封閉油路中設有分段關閉閥，導葉關閉速度延遲等現象。

二、水輪機發電機振動問題處理策略

針對水輪發電機振動的不同原因，提出了相應的解決措施。一個是在這個地區的液壓振動的因素，相關水電站可分段關閉導葉的閉路閥門的安裝，使導葉關閉速度可以有效地減緩，并造成流振動問題的去除是可以解決的。由于該機組振動原因是凸輪曲線的主要單位是不好的，因此，解決振動控制單元的問題，操作人員也可以更換刀片的單元操作模式為手動操作，結合接觸刀片和人工方式降低振動。二是解決轉子的不平衡問題，通過檢查和處理轉子的平衡力來解決這個問題。首先，在考試中，可以通過單元操作來完成；其次，在處理問題方面，它可以重新測試重量，讓轉子軸的中心，以確保雙方的重疊，這樣通過軸與轉子的中心，保證了靜態平衡。對于軸是否與轉子中心重合，有必要測量轉子的圓度，以便得到相應的判斷。假設軸與轉子中心之間存在微小偏差，且偏差在標準允許范圍內，不需要再采取磁軛形式。三是電磁振動一方面的因素，可以啟動汽輪發電機試驗，從而有效地消除電磁振動的可能性，并在不同的情況下，找到最佳的組合關系，得出對水輪機的綜合特性曲線，在運行過程中，隨著數字科技的幫助。調速器繪制良好的曲線輸入到電液，重新開機測試。確定定子的振動可以聽到由定子轉動的聲音，可以判斷定子鐵芯是否壓緊，判斷轉子的振動，這是比較困難的。由于氣隙測量不方便，一般的工作人員只有用肉眼感覺要繼續安裝，但往往結果幾乎差很多。因此，振動的發生，一般會因轉子的后果而忽略，其結果是浪費人力資源和浪費物理。軸的軌道是在給定速度下相對于軸承座的軸心軌跡。通過觀察軌道的形狀可以分辨出軸處于正態，因為正常狀態下，軌道接近圓的汽輪發電機振動解項問題，由于汽輪發電機的振動是不同的，適當的措施是關鍵。轉子質量不平衡的問題經常發生，在檢查時可以通過單元操作實現，可以測試重量，使轉子軸的中心可以保證相對穩定的符合軸范圍允許轉子中心如果合格。

結束語：

近年來隨著水輪發電機組的振動問題，讓我們更注重設計，安裝，同時我們也為水電機組振動嚴重時分析檢查發電機的運行狀態，只有找到徹底解決問題的原因，在維修過程中我們必須嚴格依據發電機的精密測量和安裝，同時也要保證了平衡軸的質量，從而避免離心力的影響，才能保證正常安全的工作。

參考文獻：

[1]任馮忠，王小蘭，冉啟福，周靜. 淺析水輪機發電機振動的原因與處理對策[J]. 科技創新與應用，2013，28：103.

[2]桑志寬. 淺析水輪機發電機的振動原因及處理對策[J]. 山東工業技術，2015，02：1.