水輪發(fā)電機(jī)振擺偏大原因分析及防范措施研究

伍俊 夏永忠

【摘 ?要】水力發(fā)電相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，具有著清潔、環(huán)保的優(yōu)勢。而水輪發(fā)電機(jī)作為水力發(fā)電的重要基礎(chǔ)之一，維持其運(yùn)行過程中的穩(wěn)定與安全具有著非常重要的意義。然而，在水輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中，往往會出現(xiàn)振擺偏大的現(xiàn)象，影響到機(jī)組運(yùn)行的效能。基于此種現(xiàn)狀，本文淺析了水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中振擺偏大的原因，并提出了一些針對性的防范措施，以便相關(guān)人士進(jìn)行參考。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī);振擺偏大;防范措施

引言

水力發(fā)電的過程中，水輪發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行對于供電的安全性與穩(wěn)定性具有著非常重要的意義。但是在水輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，往往會出現(xiàn)振擺現(xiàn)象，對水輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行造成不利的影響。為了消除振擺偏大的現(xiàn)象，需要從多個層面加以分析，提出切實(shí)可行的防范措施，進(jìn)而維持機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，提升水力發(fā)電的效能與質(zhì)量。

一、水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行概述

水輪發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)備，內(nèi)部主要由轉(zhuǎn)子、定子、軸承、冷卻器以及制動器等元件構(gòu)成，最終通過水輪機(jī)進(jìn)行水能到電能的有效轉(zhuǎn)換。其中，水輪機(jī)首先將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能，再通過發(fā)電機(jī)，將機(jī)械動能轉(zhuǎn)換為電能，最后對電能進(jìn)行有效的輸出，成為可供人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活所用的能源。因此，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)振擺偏大的問題時，除了影響機(jī)器自身的運(yùn)行效能之外，更會大大降低水輪發(fā)電機(jī)的電能輸出，甚至出現(xiàn)一系列的安全問題[1]。針對此種情況，需要結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況對振擺問題進(jìn)行切實(shí)的分析，進(jìn)而提出有效的解決處理策略，同時對設(shè)備進(jìn)行合理的優(yōu)化，防范振擺問題的發(fā)生。

二、水輪發(fā)電機(jī)振擺偏大的原因

（一）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均

水輪發(fā)電機(jī)的振擺問題與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不均衡有著一定的相關(guān)性。轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不均衡，主要是由于發(fā)電機(jī)的偏心、推力瓦不平以及鏡板傾斜等問題造成的，而這一問題在實(shí)際過程中確實(shí)很難避免的。水輪發(fā)電機(jī)由于需要維持內(nèi)部各元件的穩(wěn)定運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子設(shè)計方面容易出現(xiàn)體積、自重較大的問題，這對于轉(zhuǎn)子的加工與組裝過程產(chǎn)生了較為不利的影響。

（二）軸承與軸線的缺陷

水輪發(fā)電機(jī)的軸承光潔度降低、不平度增高以及推力瓦的負(fù)載不均等問題都會導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不同程度的缺陷，造成水輪發(fā)電機(jī)的振擺出現(xiàn)問題。此外，軸線的偏斜也會出現(xiàn)振擺偏大的問題。軸線的偏斜會導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)偏心距的出現(xiàn)，并且誘發(fā)轉(zhuǎn)子的振動，影響到水輪發(fā)電機(jī)的振擺現(xiàn)象。

（三）機(jī)械摩擦增大

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)的摩擦阻力增大時，會誘發(fā)機(jī)組產(chǎn)生運(yùn)行過程中的故障。尤其是在水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行定速的過程中，設(shè)備的動靜摩擦?xí)斐蓹C(jī)組的振動，同時水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子由于摩擦造成局部溫度的上升，進(jìn)而產(chǎn)生形變，造成水輪發(fā)電機(jī)的振擺偏大。

（四）支撐力不足

支撐系統(tǒng)對于水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有著重要的意義。支撐系統(tǒng)的支撐力不足，會使得水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行頻率出現(xiàn)下降，在平衡力不足時，整體系統(tǒng)會出現(xiàn)較大的振動現(xiàn)象，影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定與安全[2]。尤其是在激振力相對固定的情況下，水輪發(fā)電機(jī)組的支撐力強(qiáng)度則成為了影響設(shè)備振擺的主要因素之一。

三、防范水輪發(fā)電機(jī)振擺偏大的策略淺析

針對上述可能出現(xiàn)的造成水輪發(fā)電機(jī)振擺偏大的原因，需要具體問題具體分析，提出切實(shí)可行的解決策略，并且進(jìn)行有效的防范改進(jìn)，規(guī)避此種問題的發(fā)生。

（一）合理配置轉(zhuǎn)子質(zhì)量

轉(zhuǎn)子的質(zhì)量配比對于水輪發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行起著非常關(guān)鍵的作用。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于受到轉(zhuǎn)子的質(zhì)量以及體積的影響，在安裝與設(shè)計過程中存在著方方面面的問題，最終對水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。因此，針對水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡的情況，需要對轉(zhuǎn)子的質(zhì)量進(jìn)行更加合理的重量配比，降低轉(zhuǎn)子不平衡對于水輪發(fā)電機(jī)振擺造成的不良影響，進(jìn)而提升水力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，減低水力發(fā)電過程中由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡而可能出現(xiàn)的安全威脅，提升水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效能。

（二）加強(qiáng)軸線以及軸承的質(zhì)量檢測

軸線以及軸承的質(zhì)量對于水輪發(fā)電機(jī)組的整體運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性都具有著非常重要的意義，因此針對水輪發(fā)電機(jī)軸線偏斜以及軸承之間的質(zhì)量問題需要給予充分的重視。對于水輪發(fā)電機(jī)的軸承以及軸線方面的缺陷，則需要在質(zhì)量檢測的過程中，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)管的力度，對于存在問題的軸承進(jìn)行及時的更換，同時根據(jù)實(shí)際情況對出現(xiàn)偏倚的軸線進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，保證軸線的居中以及軸承的質(zhì)量，減少軸線以及軸承對于水輪發(fā)電機(jī)振擺造成的不利影響。

（三）降低機(jī)組的摩擦力

針對機(jī)組動靜摩擦的問題，需要對油盆的間隙進(jìn)行更加良好的密封，改變下導(dǎo)油盆的密封間隙，對水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中的頻率以及振幅相位進(jìn)行更加詳實(shí)的記錄，對密封間隙進(jìn)行更加科學(xué)合理的優(yōu)化與改進(jìn)，從而有效改變水輪發(fā)電機(jī)的振擺現(xiàn)象，在一定程度上降低振擺偏大對水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行造成的消極影響[3]。與此同時，水輪發(fā)電機(jī)的摩擦阻力的減低，會使得機(jī)組整體的振動頻率出現(xiàn)下降，從而對轉(zhuǎn)子局部的磨損以及熱能的產(chǎn)生也會起到相應(yīng)的正面作用，也可以在水輪發(fā)電機(jī)的振擺現(xiàn)象中有效降低其運(yùn)行的振幅，提升水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的質(zhì)量，規(guī)避不必要的安全事故。

（四）增強(qiáng)系統(tǒng)的整體支撐力

針對水輪發(fā)電機(jī)組的支撐力不足的現(xiàn)象，需要在實(shí)際運(yùn)行過程中通過動平衡的方法對機(jī)組額振擺進(jìn)行調(diào)整[4]。由于水輪發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，激振力的數(shù)值大多是相對固定的。然而在實(shí)際上機(jī)架中來自不同方向的支撐力強(qiáng)度則是表現(xiàn)出較大的差異，在橫軸方向的剛度系數(shù)偏小然而振動系數(shù)則相對較大。因而在實(shí)際運(yùn)行過程中，為了消除此種振動現(xiàn)象造成的振擺偏大的問題，需要結(jié)合動平衡的技術(shù)手段對水輪發(fā)電機(jī)的振擺偏倚做出有效的調(diào)整。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，單一的應(yīng)用動平衡的方式對機(jī)組支撐力進(jìn)行調(diào)整并不能完全解決振擺偏大的問題。因此，還應(yīng)該考慮到實(shí)際安裝與機(jī)器調(diào)試過程中的多重影響因素，對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行合理充分的考量，從而有效降低水輪發(fā)電機(jī)振擺偏大的現(xiàn)象，進(jìn)一步提升水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性與安全性，增強(qiáng)水力發(fā)電的效能。

四、結(jié)束語

綜上可知，針對水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中振擺偏大的問題，需要從軸承、軸線、轉(zhuǎn)子質(zhì)量以及摩擦力等方面進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，從故障發(fā)生的原因入手，對可實(shí)際運(yùn)行過程中能出現(xiàn)的問題加以防范與規(guī)避。然而，在實(shí)際水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過程中，除了遵照上述的分析原則進(jìn)行問題的處理之外，更需要依據(jù)現(xiàn)實(shí)的實(shí)際問題情況，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合全面的分析，進(jìn)而提出更加科學(xué)合理的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

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[4]魏永偉.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[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（05）：204.

（作者單位：湖南省電力公司水電分公司柘溪檢修部）