分析水輪機發電機組振動存在的問題與措施

呂詠學

（國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 成都 610000）

近些年來,我國的水力發電事業有著很大的進步，各類水輪發電機不管是大中小型號的，都相繼建成并被普遍投入使用。水輪發電機組在運行中經常會出現振動情況，這一定程度上影響了機組運行的安全性、穩定性和可靠性。大部分機組在運行的過程中經常會出現振動的情況。本文將重點研究分析影響振動的因素，并針對這些因素提出有效可行的處理方案。

1 影響發電機組振動的主要因素分析

1.1 電磁因素引起的振動

當機組設備中某個磁極出現短路的情況時，導致磁動勢減小，則與之相對稱的磁極的振動便出現一個方向一樣的旋轉著的不平衡的拉力，這就是引起機組振動的原因。假如這時候定子鐵心組合縫出現松動的情況，或者鐵心本身松動等等，也會引起機組振動。另外，假如定子繞阻的固定沒做好，在電氣負荷較高的情況下，機組便會振動。

1.2 機械因素引起的振動

（1）如果機組軸線不流暢，緊固零部件松動，中心不準，推力軸承調整不合適都會使得發電機組在空乘低轉速運行的時候振動明顯。

（2）如果發電機組振動隨著機組轉速的平方增大而增大，那就可能是因為機組轉動部分，質量不夠平衡，引起機組振動。

（3）如果發電機組振動不僅強烈還伴有撞擊的聲音，那么引起振動的因素，很有可能是固定部件與機組轉動部件的碰撞發出的聲音。

（4）假如發電機組，振幅明顯的隨機組負荷變化而變化，那么這很有可能是因為主軸過細或軸的剛度不夠進而引起了振動。

1.3 水利因素引起的振動

1.汽蝕引起的振動

汽蝕是水利因素的一種，可分為三部分三個種類，有空腔汽蝕、間隙汽蝕和翼型汽蝕。空腔氣蝕經常發生在水輪機座環內側和為水管的上半部分，間隙汽蝕會破壞液片法蘭，葉片周緣，破壞轉輪室以及轉輪體設備，翼型汽蝕經常發生在輪翼靠近液片背面的地方。因為氣時的原因，水輪機工作表面不僅會嚴重侵蝕和破壞，還會有強烈的噪聲，劇烈的震動。當機組部分負荷時，機組振動更加劇烈，并有明顯的噪聲，振動頻率在300到500赫茲，進行高頻振動。

2.尾水管渦帶引起的振動

水輪發電機組振動中非常常見的振動源就是尾水管渦帶，尾水管渦帶不僅能引起機組振動，還能引起壓力脈動。一般來說，渦帶擺動除了會引起水輪機發電機組振動，還能引起引水系統和廠房共振，所以很容易引起發電網功率的擺動。

2 水輪發電機組振動的處理方案

2.1 合理運用振動測試方法

1.儀表法

儀表法是目前在實際應用中使用最多的一種方法，因為這種方法主要是通過使用測振儀、百分表和千分表等測量儀器來對機組振動的相關數據進行實時測量，這種方法使用簡單，只需操作人員按步驟使用儀器完成對機組振動頻率、波形、周期和相位等物理參數的測量和記錄即可，方便快捷，因此應用廣泛。

2.振動檢測系統

振動檢測系統是另外一種通過實時監控來達到采集機組振動數據的方法，它主要通過在機組部分安裝的大量專業傳感器和放大器來達到檢測的目的。首先，通過傳感器可以將機組振動的振動量進行實時采集，采集來的振動量通過放大器可以在遠程的示波器上進行顯示，最后通過專業的軟件分析，就可以將這些信號轉化為相應的物理數據。這種方法靈敏度高，且不用使用人工，省時省力，但是缺點是容易受到外界電磁場的干擾，所以使用環境要特別注意。

2.2 發電機組振動故障的處理方法

1.電磁因素引起的振動處理

可按照轉子磁極鍵的實際情況，并在反復測轉子圓度，當機組由于電磁因素出現故障時，首先需要檢查轉子磁極鍵是否出現問題，要多次測量轉子圓度，通過檢查確定轉子圓度合格后，需要將多出部分的磁極鍵切掉，在轉子上方添加一塊擋板，并對剩余磁極鍵進行加固，這樣就完成了對磁極部分的修復，最后再次進行轉子圓度的測試，如果再次符合標準，那么機組就可以再次正常工作了。

2.水力因素引起的振動故障處理

水力因素引起的機組故障主要分為尾水管渦帶引起的振動和汽蝕因素引起的振動。對于第一種情況，可以通過在低負荷區域增加氣體量使尾水管的壓力脈動振幅得到降低。在超負荷區域則主要可通過加裝減振裝置等措施降低渦帶壓力脈動，達到控制機組振動的目的。對于第二種原因，首先需要技術人員定期對機組進行檢查，盡量保證機組不在低負荷狀態進行工作，這樣可以最大程度降低汽蝕的影響。其次，可以通過在尾流管加裝尾翼或者導流裝置來提高出力，降低汽蝕出現的概率和降低其不良影響。

3.機械因素引起的振動故障處理

相較于電磁和水力方面的影響，由于機組本身機械構造方面的缺陷造成的影響更容易解決，解決這類故障的核心就是加強整個設備精密度和同心度的提高以及后期的校正維護，例如：安裝設備前進行嚴格仔細的檢查以及軸線的標準化的校正，后期的定期維護校正等，這些都是可以顯著降低機組機械振動的有效措施。

2.3 機組振動維護要點

首先每個月都應該把發電機定子和勵磁回路絕緣體的電阻重新測量一次，發電機定子回路絕緣體電阻的測量采用量程2500V的兆歐表，比之前的測量值比較起來明顯降低，低于1.6的吸收比有問題，應該查明原因并解決。發電機勵磁回路絕緣電阻應采用量程為500V～1000V的兆歐表測量，如果絕緣電阻值低于0.5兆歐，應及時采取相應措施恢復電阻。如果短時間不能解決這一問題，應由廠工工程師決定，此機組是否正常運行。如果出現發電機外部短路的情況，首先應對發電機主要部件進行外觀檢查，并檢查發電機定子端部，發電機負責人和運行管理人員應不定期的對發電機進行考核和檢查，以保證發電機良好的運行狀況。

3 結語

綜上所述，水輪發電機組振動會對正常的生產造成很大影響，因此，針對這個問題，本文首先闡述了到底什么是引起機組振動的主要因素，接著提出可行的有效的解決處理方法。因為在實操中不可避免水輪發電機組的振動情況，所以最好的解決處理方法就是預防，并根據實際情況進行治理，利用這些合理科學的方案措施，最大程度地減少振動，減小振動，以確保機組穩定、可靠、安全地運行。