淺談水輪發電機組振動的原因及對策

裴龍芬

摘要：隨著我國清潔能源的開發利用，水力發電逐步得到開發。水輪發電機有了快速的發展和進步，性能日益提高，但是也存在著一些需要亟待解決的問題。在現代水電站的日常機械運行中，水輪發電機組的振動是不可避免的正常現象，但是如果振動幅度過大，超過標準范圍則會影響機組的安全運轉，本文作者提出來精確測量振動值及分析振動原因，包括設計方面、制造方面、安裝方面和運行方面的問題。并及時采取相應技術措施加以處置，就能保證機組的安全運行。

關鍵詞：水輪發電機組;振動;原因;對策

在社會發展建設過程中，水利工程對于促進社會經濟和諧穩定發展有著重要的推動作用。在現代水電站的運行中，水輪發電機組在運行中經常會因為各種不同的原因出現劇烈振動的現象，是不可避免存在的，因此，做好水利工程項目內部優化工作就顯得極為重要了，其能夠有效的提升機電設備運行的穩定性，滿足發電需求。文章，將對水輪發電機組運行中常見的振動問題進行分析，以求更好的促進相關工作推進。需要我們找準發生的原因，采取相應的對策，延長機組的使用壽命，避免事故的發生。

一、水輪機組振動概述

在水輪發電機組運行過程中，機組振動主要是將水輪機作為其原動力，水能的作用能夠有效的激發水輪發電機組振動，同時，通過間接的凡事，其還能夠維持機組的振動。在具體運行期間，值得注意的是，水輪機組自身具有一定特殊性，也可能造成水輪發電機組振動。如從水輪機組的結構來說，水輪機組是由兩個部分所組成的，即轉動與固定，在水輪發電機組實際運行過程中，如果機組的某個部位出現質量或者是其他故障問題，就可能會導致機組出現振動。水輪發電機組振動是旋轉機械中比較常見的一種現象，針對水輪機組振動，必須要及時的采取有效措施進行，否則其可能會對機組的穩定性和可靠性等產生影響。但是，在水輪機組運行期間，如果故障已經比較嚴重了，采取相應措施已經難以對其進行控制，那么就需要及時的停止運行水輪發電機組，避免其產生更加嚴重的損失。

二、水輪發電機組振動故障成因

水輪發電機組的工作環境相較于普通的動力機械來說存在有較大的差異，因此，其出現故障的原因也可謂是多種多樣，其主要包含有以下幾個方面的原因：1、機械故障

當水輪發電機組主軸的剛度或者是直徑不夠的時候，兩個軸承之間將會產生巨大的間隙，這樣可能會造成機組振動，同時機組的負荷變化也將會對機組的振幅產生影響。其次，機組運行期間，轉動部分的結構不平衡，或者是工藝質量不夠理想，比如說設備工藝質量沒有達到標準要求，使用一段時間之后，設備磨損越來越嚴重，機組的轉速變大，機組振幅也將會加大。再次，緊固件松動、水輪發電機組的部分零件松動之后，在低負荷或者是空載的情況下，容易出現比較明顯的振動現象。最后，機組內的轉動部件或者是固定部件因為摩擦而產生振動。

2、水力故障

水輪發電機組的工作環境多是在水中，因此水力也是影響機組正常運行的關鍵性因素之一。首先，水輪機的固定導葉、蝸殼及活動導葉內部的非均勻流可能會形成一個漩渦，漩渦最終發展成為漩渦帶，導致水輪發電機組振動，這種振動會受到機組運行狀態的影響，如果機組運行狀態良好，則振動微弱，對機組機會不產生影響。其次，轉輪葉片出口部位形成卡門渦街也可能會引發機組振動，在發電量比較高的情況下，卡門渦街所引發振動幅度也更大。最后，水輪機在不是規定設計工況狀態下運行的時候，如低負荷、低水頭等狀態下，轉輪葉片的出口處很容易出現旋轉的水流，其可能會在尾水管中形成偏心渦帶，產生壓力脈動，導致水輪發電機組振動。

3、電氣故障

電氣故障也是導致水輪發電機組振動的一個重要因素。發電機轉動部件在轉動時可能會受到多種補平衡力的影響，比如說定轉子之間不均勻的空氣所引發的作用力，其會使得上機架出現明顯振動，振動幅度則會隨著電流的變化而變化。其次，發電子定子繞組內部所形成的諧流可能會產生磁拉力，這種拉力可能會使定子出現振動。最后，在安裝機組時，如果沒有做好定子繞組固定工作，在電氣負荷比較高的情況下，機組也容易出現振動現象。

三、水輪發電機組振動處理對策

1、工程概況

為了更好處理水輪發電機組振動問題，筆者嘗試對某電廠水輪發電機組工程實際進行分析，該機組在運行初始階段出現振動現象。

2、振動原因分析

經過檢測分析發現，振動原因主要是因為發電機轉子自身熱彎曲，接觸不良所引發的。其主要如下：通流期間中水力穩定性相對比較差。在水流進入到轉輪之后，出現不對稱問題時，導致橫向作用力的穩定性下降，最終設備出現振動，低荷載或者是零荷載的運行狀況下，可能會出現高強度的振動。其次，則是尾部流通管產生渦流帶。水輪發電機組運行過程中的渦流帶是一流體形式，其相對來說比較復雜，穩定性差，容易引發振動。此外，尾部流通管道安裝位置偏低，沒有達到標準要求，也是導致水輪發電機組振動的一個重要原因。通常，轉漿式流體輸送機的尾部安裝位置比較低，但是其他設備的尾部安裝時卻不必如此，然而實際安裝過程中，部分工作人員卻會慣性操作，導致設備尾部安裝位置難以達到規定標準^[1]。

3、處理措施

在對水輪發電機組振動故障進行處理時，一是需要將機組拆開，找出故障的根本原因，然后將機組各個配件送到生產廠家進行維修。如針對機組間隙問題引發的故障，可以進一步加大機組頂蓋和底環之間的間隙，以減少因為底環與頂蓋之間摩擦碰撞而引發的振動故障。二是，將機組的主軸加固，可以嘗試修改連接螺栓的材料，更改螺栓尺寸，進而減輕振動問題。三是，借助打磨機，對機組下環和底部座環仔細打磨，調整設備的水平度，將其控制在合理范圍之內，防止設備運行過程中，出現振動。四是對機組的底部進行修繕，在鏡子班也推力瓦之間合理的應用絕緣板，這樣也能夠有效的防止在設備使用期間，因為長時間的摩擦而出現振動。五是適當增加水輪機頂部的排水管數量，這樣能夠及時的將機組內部積水排出，能夠有效加大閥門的控制力度，達到防止振動的目的。六是在安裝加工完成的底環和頂蓋時，需要嚴格的根據相關規定進行操作，提高工作人員的技術水平，保證各項設備的安裝，符合規定的標準，在設備安裝完畢之后，做好二次檢查工作，為后期設備的良好運行做好準備，防止設備運行期間頻繁振動。七是嚴格根據水輪發電機組的說明書對設備進行組裝，在安裝工人組裝之前，要先做好技術培訓工作，保證所有人的技術水平達到標準要求之后，才能讓其進行安裝，同時還應做好設備的試運行^[2]。

總之，水輪發電機組運行期間，內部經常會出現各種原因的振動，這種振動現象可能會導致固定導葉和轉輪的結構被破壞，進而降低水電站的經濟效益，嚴重時甚至會對水電站的安全性和穩定性等，帶來嚴重的影響。因此，做好水輪發電機組振動原因分析，并結合具體故障原因，制定行之有效的解決對策就顯得極為重要了，其能夠有效提升水輪發電機組的使用效益，延長機組使用壽命。水輪發電機組是水電站發電的核心組成部分，其安全穩定運行對于水電站的經濟及社會效益有著較大的影響，因此保證設備的穩定就顯得極為重要了。然而，在設備實際運行期間，經常會出現各種各樣的振動故障，這些故障對水電站的穩定運行有著較大的影響，做好振動故障原因分析，有針對性的予以解決，是保證設備順利運行的關鍵所在。

參考文獻

[1] 張廣濤，宋麗波，張曉靜，孫召輝，梁紅梅，肖志懷，程遠楚.??基于多小波的水電機組振動信號降噪方法研究[J].?中國農村水利水電.?2016（05）：51.

[2] ?榮紅，宋旭峰，楊文道，蒲楠楠，秦曉峰.??抽水蓄能機組“S”特性判定方法的研究[J].?水電與抽水蓄能.?2016（02）：162.