浅析水轮机发电机的振动原因及处理对策

桑志宽（哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨150040）

浅析水轮机发电机的振动原因及处理对策

桑志宽
（哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨150040）

摘要:随着我国社会的不断进步和电力事业的飞速发展，我国的水电建设取得了突飞猛进的进步，随着我国对大中型水轮发电机组不断投资生产，导致水轮发动机的数量上去了，质量上不去，然而，水轮发动机振动的主要原因是在其设计和安装时出现了问题，如果不解决这些问题的话，水轮发动机的寿命会大大降低，甚至会造成安全问题。

关键词：水轮发电机；振动；原因；对策

随着我国水力资源的逐步开发，水轮发电机有了很大的进步和发展，但是，水轮发动机的质量却越来越不好，总是发生发动机振动方面的问题。水轮发电机组常见的振动由机械振动、水力振动和电磁振动三种。然而，产生振动的原因包括设计方面、制造方面、安装方面和运行方面的问题。因此，笔者今天针对水轮机发动机振动方面的问题以及解决方法进行详细的分析。

1　探究水轮机发电机振动方面的原因

1.1机械振动方面的原因

机械振动是一种十分常见的振动，机械振动主要是由机械的各个部分的各种力以及相互的摩擦所产生的。然而，导致机械振动产生的因素是设备安装不当造成的，有以下原因：

导轴承存在缺陷。主要是导轴承出现了松动的情况，或者是其强度不够导致的。并且，导轴承有很大的缝隙，而且缝隙之间没有良好的润滑的作用，因此，在运转的过程中也并不稳定，由于这些原因的存在造成了导轴承在运行中会发生一些摩擦以及很大的晃动情况，从而，使机身发生振动。

机组的轴线不正。机组轴线的不正就会导致转轮的中心与旋转中心有很大的偏移，这样的便宜足够产生很大的离心惯性力，并且在各种压力的影响和作用下，使得推力轴承的地方产生了大幅度的摆动，也就使机身产生了振动。

转子的质量出现问题。转子的中心一直都发挥着重要的作用，如果转子的质量不均衡，会导致转子中心会不稳定，会在轴上形成偏向，从而使得机身产生剧烈的振动。

1.2水力振动方面的原因

水力振动的产生主要是由于部分干扰力所造成的，然而，干扰力的最主要来源是水轮机中产生的水力。水力振动方面的因素有很多：尾水管出现了脱流、气蚀以及不稳定的情况、水力不平衡的情况以及转轮部分流道被一些杂物堵塞等等。

水力不平衡。一般来说，在尾水管的中心部分会产生旋转流水，导致尾水管的出口水会由于低压的出现导致了空腔的形成，也就是水的流动产生了振动，最终使水轮机发生了剧烈的振动。

1.3电磁振动方面的原因

虽然说电磁振动也是常见的震动之一，但是电磁振动比较容易被忽视。这部分的干扰力主要是由发电机在电磁这一部分所产生的电磁力而导致的电磁振动，对于电磁振动一般是转子的安装尺寸与电磁磁极的大小以及方向又不符合的地方，或者定子的铁芯没有压紧，或者发电机固定转子之间有空气的间隙不均匀等等原因产生的。

2　识别水轮机发电机振动故障的方法

对于判断定子的振动情况可以通过听听定子转动的声音可以判断定子的铁芯有没有压紧。对于判断转子的振动情况，这就比较困难，由于气隙测量不方便，一般工作人员只是用肉眼觉得差不多就继续安装，但是，往往差不多的结果就是差很多。因此，发生了振动的情况，一般都会忽略由于转子所造成的后果，这样的结果就是既浪费了人力也浪费了物力，甚至会产生一系列的安全问题。因此，发生震动的时候不要忽略了这一常见的问题。

简单的讲一个常用的方法为轴心轨迹分析法。轴心轨迹就是在给定的转速下，呈现出轴心相对于轴承座的运动轨迹。并且，通过观察轴心轨迹的形状就可以判别轴是否处于正常的状态，因为，正常状态时，轴心轨迹应该是接近于圆形。

3　对水轮机发电机振动方面出现问题的解决方法

由于水轮机发电机的振动原因的不同，采取正确的处理措施才是重点。

机械振动。转子质量的不平衡这一问题是经常会发生的，可以通过检查转子的平衡力来解决，在检查的时候可以通过机组的运转来实现。可以试验配重，并让转子的中心和轴线能够保证相对稳定的重合。轴线与转子中心一般来说是会存在很小的偏差，如果该偏差是处于标准允许范围之内的话，就算合格。

水力振动。对于解决水力振动，工作人员可以在导叶的关闭油路中进行分段关闭阀的安装，这样可以阻止导叶立即关闭的情况，让导叶关闭的速度能够有效地延缓下来，来解决脱流情况的出现，虽然，此方法比较难，但是很有效果。还要及时的清除杂物，同时也要处理好拦污栅。必要的时候还需要根据厂家的资料知道其在运行中水轮机的气蚀的振动区，由于水轮机发电机振动最主要的原因是机组的协联曲线没做好，因此，要解决机组振动的问题，工作人员还可以用手动的运行方式来替换机组的运行，来减少水轮机发电机发生振动。

电磁振动。一般来说发电机气隙不均匀的情况下，一开始产生的振动小，但是，之后的振动确是影响越来越大，但是很多形况下，工作人员意识不到这是电磁振动，然而，他们就一直在机械振动和水力振动的方面寻找原因，可能导致半个月都无法查明真正的振动原因，因此，针对电磁振动这一方面的因素，可以利用图像的方法对此进行检测，既简单又明了，工作人员可以对水轮机发电机进行开机实验，从而对电磁振动的可能性进行有效的排除，同时在不同情况下都做出相应的试验，并且绘制出在不同运转过程中的综合特性曲线，同时借助数字化技术，把绘制好的曲线输入到调速器中，再重新进行开机试验。一般来说，现场的图像与此综合特性曲线进行分析（在允许的振动范围内不算出现电磁振动的情况），就能分析这台机器是否发生电磁振动。

4　总结

随着近几年水轮发电机出现的振动问题的出现，让我们越来越重视设计、安装、检查水轮发电机了。同时，我们也要认真的分析水轮发电机组产生振动的原因，只有找到原因，才能彻底的解决问题。通过今天的分析，我们也算是提醒了一下工作人员在进行及其检修和安装过程中必须要精确测量发电机的空隙，还要保证轴质量的均衡，以免出现离心力的影响。出现了震动现象也不要着急，要稳重的分析出现振动的原因，保证机器的安全运转。

参考文献：

[1]胡劲松，杨世锡，吴昭同等.基于EMD和HT的旋转机械振动信号时频分析[J].振动、测试与诊断,2012,24(02):106-110.

[2]杨世锡，胡劲松，吴昭同等.旋转机械振动信号基于EMD的希尔伯特变换和小波变换时频分析比较[J].中国电机工程学报，2012,23(06):102-107.

作者简历：桑志宽（1983—），2007年毕业于兰州理工大学热能与动力工程专业，中级工程师，主要从事：水轮发电机组安装及调试技术工作。