水轮机发电机组振动的影响因素与处理方案

黄商

摘 要：影响水轮机发电机组振动的因素有很多，文章对电磁阀因素、机械因素以及水利因素三项主要因素进行了详细分析，依照水轮机发电机组振动的影响因素探讨出合理的解决方案，希望对未来水电厂在利用水轮机发电时导致发电机组振动影响因素的分析及采取相应的处理方案提供有效的借鉴。

关键词：水轮机；发电机组；振动；影响因素；处理方案

中图分类号：TV734.21 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0127-02

Abstract： There are many factors affecting the vibration of hydraulic turbine generator set. This paper analyzes in detail three main factors： solenoid valve factor， mechanical factor and water conservancy factor. According to the influence factors of turbine generator set vibration， this paper discusses the reasonable solution， and hopes to provide an effective reference for the analysis of the influence factors of generator set vibration caused by the use of turbine power generation in the future hydropower plant and the corresponding treatment scheme.

Keywords： turbine； generator set； vibration； influencing factors； treatment scheme

近些年以來，随着我国科学技术的发展，我国的水利发电事业也获得了非常显著的进步和发展，各种类型的大型、中型以及小型的水轮发电机组相机建设成功并且很快的投入使用[1]。在水轮机发电机组的运行过程中还是经常性地出现相应的振动问题，这对水轮机机组安全、稳定、可靠的运行造成一定的不良影响，下面我们着重分析一下水轮机发电机组振动的影响因素与相应的处理方案。

1 水轮机发电机组振动的影响因素

1.1 电磁因素

若是当不确定的磁极发生了短路的情况之后，会使得磁动势逐渐减小，与之相对称的磁极磁动势却不会因此出现任何的变化，之后便能诞生出一个和转子呈现出同向转动的不平衡磁拉力，由此就导致了机组出现振动的情况。定子铁芯的组合缝如果出现了松动的问题，或者是铁芯本身发生了松动的情况，将会导致机组出现振动现象。若是定子绕组的固定不科学，当电气负荷比较高的时候，也会让机组出现振动问题。

1.2 机械因素

相较于一般的卧轴旋转机械来说，中大型水轮发电机组基本上是立轴，如某水电站的机组，就属于立轴滚流式。面对这样的情况，各个部位的导轴承往往不会承载着静载荷，轴颈也不会出现静偏心。机械因素所导致的机组振动一般表现于不同的方面[2]。

（1）如果发电机组在空载低转速的情况之下发生了相对显著的振动情况，则可以分析出引起这类问题的原因是机组紧固的零部件出现了松动的问题，再就是轴线发生了曲折的情况、中心尚未对准等。

（2）如果发电机的振幅及机组转速的二次方呈现出较为明显的正比关系，水平振动的幅度比较大，则可以判定为导致机组振动的原因是机组转动部分出现了质量不平衡的情况。

（3）如果发电机组振动相对强烈，同时还出现了撞击的声音，应该考虑引起机组振动的原因是相关转动部件和固定部件处于相互碰撞的状态之下。

（4）如果发电机组振幅伴随着机组负荷发生的变化呈现出显著的变化，则应该考虑的原因是主轴较细或者是轴本身的刚度不符合相应的标准。

1.3 水力因素

（1）汽蚀

汽蚀被列入水力因素的范畴之中，通常可以划分出三种主要的类型，也就是间隙、空腔、翼形。其一会让转轮室发生破坏，叶片的周边和转轮体的局部等部位受到负面的影响[3]。其二常见于水轮机座环内侧，同时也可见于尾水管的上半段。其三则是常见于叶片的背面和轮翼的周边。在汽蚀的影响之下，水轮机的表面会遭到破坏，同时还能引发比较剧烈的振动，也会产生较大的噪音。在机组部分负荷时，机组振动相对明显，这种情况也会出现噪声问题，振动的频率一般是在300-500赫兹，被列入高频振动的范畴。

（2）尾水管涡带

尾水管涡带是水轮发电机组在实际振动的时候相对常见的振动源，除去引起机组振动的情况外，还会导致压力脉动等相对严重的问题。一般来说，涡带在摆动的过程中，不但会让水轮机发生振动问题，还会导致引水系统及厂房共振等问题出现，严重的诱发电网功率摆动问题。

2 水轮机发电机组振动的处理方案

2.1 采取相对合理的振动测试方案

在水电站中的水轮机发电机组往往会出现振动情况，这是不可避免的问题，应该重视其合理性，采取适宜的测试方案，保证将影响降至最低[4]。

（1）仪表测试法

此类方式相对简便且灵活，涉及到的仪器包括测振仪和百分及千分表等。测振仪可以及时的将机械振动时间历程测试出来，在分析及对比的过程中，获取到更为精确地机组振动频率及波形等相对应的指标。百分及千分表等也可以及时的将机组振动的振幅测出来，这样便能保证相关工作的开展更加顺利。

（2）振动监测系统

这种系统通常涵盖着传感器、信号变换及处理等不同的装置。在借助于专业传感器及信号变换装置的基础上，把实际获取的振动量合理的转变为电量，再适当的借助于放大器将相关的信息放大，通过示波器将其合理的记录下来，经过分析仪器的分析加以处理。该系统体现出较高的灵敏度和较广的频率范围，能够及时的完成自动控制及遥测等工作。应该格外关注的是此系统的使用可以对机组振动进行测量，但是应该采取针对性的屏蔽措施，避免受到外界的干扰，对测量的准确度产生不利的影响。

2.2 准确分析电磁因素产生的振动原因

依照转子磁极键的基本情况，在反复测量定转子圆度符合一定的标准之后，把长出的部分及时的去除，在上部及时加装挡板。当对磁极键固定之后，避免出现偏斜的问题。若是磁极已经修复成功，需要及时的对转子圆度加以复测，保证检测的结果及对应的标准达到相关的要求[5]。在对定子铁芯进行定期检查的时候，如果发现了松动的情况，应该及时的采取措施处理，同时强化基本的监控与监管。

2.3 合理判断机械因素导致的振动问题

重视精密度的提升和同心度的提升，这是降低机械因素导致振动问题的关键。机组在实际运行的时候如果出现较大幅度的振动问题，可以对机组实现合理的检查，及时排除其他因素所致的情况。根据振动显示的情况，在变速试验中，应该明确相对明显的振动变化情况，由此及时的判断出机械因素所导致的实际问题。在进行空载试验的时候，可以发现存在着有功负荷及励磁电流的影响。在实测机组导轴承间隙的过程中，能够发现当间隙呈现出最大值的情况时，需要进行合理的调整，保证其能够控制于标准值0.2毫米之内。在此之后，启动机组的过程中应该及时的落实振动测试工作，振幅必须要保证在0.04毫米之内，消除机械因素导致的振动问题[6]。

2.4 清楚辨明水力因素所致的振动问题

针对于尾水管涡带导致的机组振动问题，可以及时的在低负荷区域中适当的补足气量，由此能够及时的降低相应的压力脉动振幅。在加装了延伸泄水锥后，可以保证涡带的压力脉动及时的降低到一定的程度上。在超负荷的区域之中，可以及时的加装相应的加装带，其起到的导流作用可以保证减震装置发挥出作用，采用角向切割叶片出水边的基本方式，把涡带中的压力脉动合理的控制，由此提升出力。针对于汽蚀原因所致的机组振动问题，应该及时的通过尾部流通管入口处的加裝导流瓦改善，也可以适当的添加导流翼板或者是对转轮叶型合理的修正，由此能够及时的解决出力问题。注意适当的避免机组在低压负荷区中运行，这样便能及时的降低汽蚀可能导致的机组振动几率。

2.5 机组振动维护的基本要点

每月必须要适当的测量发电机定子及励磁回路绝缘电阻，同时在测量发电机定子回路绝缘电阻时应该采用2500V兆表，对比于历年测量值来说不能出现相对明显的降低趋势，吸收比不可以低于1.6，应该及时的在查明原因的情况下消除[7]。若是发生了机电外部的短路问题，需要及时的对发电机重要的部件合理的检查，同时对于发电机定子端部位实施外观检查。发电机运维人员应该落实定期或者是不定期的考核，确保发电机运行状况更为优良，促使相应工作的开展更加顺畅。

3 结束语

综上所述，本文对水轮机发电机组振动的影响因素进行了详细分析，之后又列举出水轮机发电机组振动相应的处理方案。因为水轮机发电机组在运行的过程中振动问题是避免不了的，所以对水轮机发电机组的振动问题的处理应该尽可能的以预防为主要措施，同时治理为相应的辅助措施，在这样防治的过程中采用一系列科学的方法和措施，最大程度的消除水轮机发电机组产生振动的根源，以此来确保水轮机发电机组能够安全、稳定、长久的运行。

参考文献：

[1]孟龙，刘孟，支发林，等.机械不平衡及轴瓦间隙对水轮机运行稳定性的影响分析[J].机械工程学报，2016，52（03）：49-55.

[2]方友林.水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法研究[J].机电信息，2015（09）：51+53.

[3]蔡燕生，李东，燕飞.龚嘴水电站水轮发电机组振动分析及探讨[J].四川水力发电，2014，33（05）：101-105+133.

[4]栾春林，乔木，周芟杉.水轮发电机组智能化振动保护策略研究[J].大电机技术，2014（05）：45-49.

[5]杨周平.水电站水轮发电机组振动问题分析及处理措施[J].山东工业技术，2013（11）：46+38.

[6]丁元生，王贵来.构皮滩发电厂600MW机组水轮机高负荷区运行稳定性研究及应用[J].科技视界，2013（23）：10-11.

[7]谭丕成.大型灯泡贯流式水轮发电机组振动摆度在线监测系统改造分析[J].水电站机电技术，2013，36（S1）：18-23.