水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動問題分析處理方法的探討

魏永偉

摘 要：機(jī)組振動將會對水輪發(fā)電站運(yùn)行造成嚴(yán)重的危害，其不僅會對發(fā)電機(jī)組的工作效率造成影響，同時也會影響整個機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。基于此，本文從水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動的主要因素出發(fā)，并探討通過采用避震運(yùn)行措施、及時對尾水管補(bǔ)氣以及加強(qiáng)對軸承進(jìn)行維護(hù)等方法，借助水電站發(fā)電機(jī)機(jī)組振動問題解決措施的應(yīng)用，以期為提高水電站發(fā)電質(zhì)量提供幫助。

關(guān)鍵詞：水電站;水輪發(fā)電機(jī);機(jī)組振動;氣蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.187

0 引言

水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組在工作中振動不僅會對某些部件造成彈性形變或塑性形變，從而使部件出現(xiàn)裂紋、斷裂等現(xiàn)象，還會造成發(fā)電機(jī)組部件之間的連接部件出現(xiàn)松動現(xiàn)象，縮短各部件的使用壽命，因此為了有效提高發(fā)電機(jī)機(jī)組的工作效率和各部件的使用年限，相關(guān)工作人員需要不斷改進(jìn)發(fā)電機(jī)機(jī)組振動問題的處理方法。

1 水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動的主要因素分析

造成水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動的因素有很多，其中的主要因素為以下幾點(diǎn)：第一，電磁引起振動，其中電磁引起的振動主要是由于電磁不平衡造成的，最為常見的因素為轉(zhuǎn)子磁極線圈間出現(xiàn)短路、空氣間隙不均勻以及定子三項不平衡等;第二，機(jī)械引起振動，出現(xiàn)機(jī)械振動的原因主要是由于轉(zhuǎn)動部位出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，或存在機(jī)組軸不正、主軸連接不同心以及靜、轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)偏磨等;第三，水力引起振動，水力因素引起水輪發(fā)電機(jī)組振動的因素包含很多，主要為尾水管中渦帶引起振動、用戶負(fù)荷偏差太大、電流不平衡、調(diào)速器運(yùn)行模式等因素。

2 水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動問題的處理措施分析

2.1 采用避震運(yùn)行措施

為了有效避免出現(xiàn)發(fā)電機(jī)組振動，在安裝發(fā)電機(jī)組時需要盡量避開各臺機(jī)組出現(xiàn)振動和空蝕范圍，以壩卡河電站為例，具體措施為以下幾點(diǎn)：首先，由于一級電站主要將灌溉與發(fā)電相結(jié)合，因此其特點(diǎn)為水頭和流量變幅比較大，最高水頭能夠達(dá)到（417米），而最低水頭為12m，電站設(shè)計流量為2.5m3/s，水渠道全長5km，內(nèi)管直徑為0.774～0.85m。其中水輪機(jī)單機(jī)出力為3400kW，型號CJ461-W115/1×13沖擊式水輪組，其中發(fā)電機(jī)單機(jī)出力為3200kW。沖擊式機(jī)組具有水頭高、壓力大一級用水量少的特點(diǎn)，在灌溉過程中會出現(xiàn)高水頭，在此過程中工作人員需要以減小汽蝕和降低振動為主;其次，由于水輪機(jī)噴針開度達(dá)到一定程度后，射水線的不均勻與偏移，從而造成機(jī)組振動。

2.2 加強(qiáng)對軸承進(jìn)行維護(hù)

推力軸承存在缺陷也是造成水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動的主要因素，當(dāng)機(jī)組中的推力頭與軸之間存在配合不嚴(yán)密，或者由于卡環(huán)不均勻而引起壓縮墊出現(xiàn)破壞等，都會引起機(jī)組軸發(fā)生變化，造成運(yùn)行中的大軸出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，同時導(dǎo)軸瓦間隙不均勻、軸承潤滑和冷卻不良以及軸承與固定止漏環(huán)安裝出現(xiàn)不同心等現(xiàn)象也會增加機(jī)組的橫向振動。為了有效降低機(jī)組發(fā)電機(jī)機(jī)組振動，相關(guān)維護(hù)人員需要加強(qiáng)對以上部件進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題并做好維修工作，對此需要做到以下幾點(diǎn)：第一，定期檢查水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組軸線對正情況，同時將主軸旋轉(zhuǎn)中心線調(diào)至機(jī)組中心線上，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)軸線與機(jī)組中心線出現(xiàn)偏差較大時，則會對機(jī)組的安全與穩(wěn)定造成影響，因此維護(hù)人員需要及時進(jìn)行檢查和維護(hù);第二，維護(hù)人員在調(diào)整推力瓦受力過程中，需要將轉(zhuǎn)輪位于轉(zhuǎn)輪室中心，同時保證各推力瓦受力均勻，從而有效提高發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性;第三，維護(hù)人員在調(diào)整軸承間隙值過程中，需要保證電機(jī)軸、導(dǎo)軸承軸頸、集電環(huán)等符合要求，并在檢修過程中需要按時進(jìn)行軸承檢測，若出現(xiàn)異常現(xiàn)象則需要及時進(jìn)行有效處理，避免因為推力軸、導(dǎo)軸承等存在缺陷而造成機(jī)組振動增加，影響發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行。

2.3 注意對過流部件的維修

水利發(fā)電機(jī)機(jī)組在工作中，水流通過壓力管噴嘴的射流作用，最終激發(fā)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。在此過程中維護(hù)人員需要對噴針開度、出水流量等進(jìn)行檢查，避免轉(zhuǎn)輪因為射水線偏移失去軸對稱而產(chǎn)生橫向力，造成轉(zhuǎn)輪振動。同時維護(hù)人員還需要加強(qiáng)對噴針、噴嘴以及轉(zhuǎn)輪等進(jìn)行檢查，避免當(dāng)水流的射流線偏移造成巨大的軸向串動，從而引起振動，引起水輪機(jī)出現(xiàn)疲勞或斷裂。除此之外，還需要對水流通過水輪機(jī)時的間隙射流等進(jìn)行控制，維修人員還需要加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組各部件之間的檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并進(jìn)行處理，將問題消滅與萌芽之中。與此同時，水電站還需要定期組織設(shè)備維修人員進(jìn)行維修和檢查工作學(xué)習(xí)，以此提高自身專業(yè)素質(zhì)，在遇見一些問題時能夠及時作出正確的處理，有效降低水電站因為設(shè)備問題而造成的損失，在培訓(xùn)和學(xué)習(xí)過程中要重點(diǎn)學(xué)習(xí)水電站水輪機(jī)組振動問題的分析和處理，從而降低機(jī)組振動對水電站發(fā)電造成的影響。

在對水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行檢修過程中，維護(hù)人員需要重點(diǎn)對過流部件進(jìn)行檢修，注意調(diào)節(jié)噴針間隙的大小均勻，以轉(zhuǎn)輪水斗表面粗糙度等，改善噴針、噴嘴分布不均勻現(xiàn)象，從而有效降低壓力脈沖。在對轉(zhuǎn)輪汽蝕補(bǔ)焊修復(fù)過程中需要加強(qiáng)射水中心線的控制、粗糙度等進(jìn)行控制，最終達(dá)到減小振動的效果。

3 結(jié)語

綜上所述，為了有效降低水電站水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組振動現(xiàn)象，工作人員需要加強(qiáng)對各部件進(jìn)行定期檢修，保障其正常運(yùn)行。經(jīng)過對上文分析可得，在降低發(fā)電機(jī)組振動中需要注重水輪機(jī)噴針開度設(shè)置、推力軸檢修以及噴針射水線和轉(zhuǎn)輪中心線的分布和表面粗糙度檢查降低氣蝕;因此水電站水輪機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組振動問題處理方法，能夠充分應(yīng)用到水電站維護(hù)中來。

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