分析水轮机发电机组振动存在的问题与措施

吕咏学

（国电大渡河检修安装有限公司，四川 成都 610000）

近些年来,我国的水力发电事业有着很大的进步，各类水轮发电机不管是大中小型号的，都相继建成并被普遍投入使用。水轮发电机组在运行中经常会出现振动情况，这一定程度上影响了机组运行的安全性、稳定性和可靠性。大部分机组在运行的过程中经常会出现振动的情况。本文将重点研究分析影响振动的因素，并针对这些因素提出有效可行的处理方案。

1 影响发电机组振动的主要因素分析

1.1 电磁因素引起的振动

当机组设备中某个磁极出现短路的情况时，导致磁动势减小，则与之相对称的磁极的振动便出现一个方向一样的旋转着的不平衡的拉力，这就是引起机组振动的原因。假如这时候定子铁心组合缝出现松动的情况，或者铁心本身松动等等，也会引起机组振动。另外，假如定子绕阻的固定没做好，在电气负荷较高的情况下，机组便会振动。

1.2 机械因素引起的振动

（1）如果机组轴线不流畅，紧固零部件松动，中心不准，推力轴承调整不合适都会使得发电机组在空乘低转速运行的时候振动明显。

（2）如果发电机组振动随着机组转速的平方增大而增大，那就可能是因为机组转动部分，质量不够平衡，引起机组振动。

（3）如果发电机组振动不仅强烈还伴有撞击的声音，那么引起振动的因素，很有可能是固定部件与机组转动部件的碰撞发出的声音。

（4）假如发电机组，振幅明显的随机组负荷变化而变化，那么这很有可能是因为主轴过细或轴的刚度不够进而引起了振动。

1.3 水利因素引起的振动

1.汽蚀引起的振动

汽蚀是水利因素的一种，可分为三部分三个种类，有空腔汽蚀、间隙汽蚀和翼型汽蚀。空腔气蚀经常发生在水轮机座环内侧和为水管的上半部分，间隙汽蚀会破坏液片法兰，叶片周缘，破坏转轮室以及转轮体设备，翼型汽蚀经常发生在轮翼靠近液片背面的地方。因为气时的原因，水轮机工作表面不仅会严重侵蚀和破坏，还会有强烈的噪声，剧烈的震动。当机组部分负荷时，机组振动更加剧烈，并有明显的噪声，振动频率在300到500赫兹，进行高频振动。

2.尾水管涡带引起的振动

水轮发电机组振动中非常常见的振动源就是尾水管涡带，尾水管涡带不仅能引起机组振动，还能引起压力脉动。一般来说，涡带摆动除了会引起水轮机发电机组振动，还能引起引水系统和厂房共振，所以很容易引起发电网功率的摆动。

2 水轮发电机组振动的处理方案

2.1 合理运用振动测试方法

1.仪表法

仪表法是目前在实际应用中使用最多的一种方法，因为这种方法主要是通过使用测振仪、百分表和千分表等测量仪器来对机组振动的相关数据进行实时测量，这种方法使用简单，只需操作人员按步骤使用仪器完成对机组振动频率、波形、周期和相位等物理参数的测量和记录即可，方便快捷，因此应用广泛。

2.振动检测系统

振动检测系统是另外一种通过实时监控来达到采集机组振动数据的方法，它主要通过在机组部分安装的大量专业传感器和放大器来达到检测的目的。首先，通过传感器可以将机组振动的振动量进行实时采集，采集来的振动量通过放大器可以在远程的示波器上进行显示，最后通过专业的软件分析，就可以将这些信号转化为相应的物理数据。这种方法灵敏度高，且不用使用人工，省时省力，但是缺点是容易受到外界电磁场的干扰，所以使用环境要特别注意。

2.2 发电机组振动故障的处理方法

1.电磁因素引起的振动处理

可按照转子磁极键的实际情况，并在反复测转子圆度，当机组由于电磁因素出现故障时，首先需要检查转子磁极键是否出现问题，要多次测量转子圆度，通过检查确定转子圆度合格后，需要将多出部分的磁极键切掉，在转子上方添加一块挡板，并对剩余磁极键进行加固，这样就完成了对磁极部分的修复，最后再次进行转子圆度的测试，如果再次符合标准，那么机组就可以再次正常工作了。

2.水力因素引起的振动故障处理

水力因素引起的机组故障主要分为尾水管涡带引起的振动和汽蚀因素引起的振动。对于第一种情况，可以通过在低负荷区域增加气体量使尾水管的压力脉动振幅得到降低。在超负荷区域则主要可通过加装减振装置等措施降低涡带压力脉动，达到控制机组振动的目的。对于第二种原因，首先需要技术人员定期对机组进行检查，尽量保证机组不在低负荷状态进行工作，这样可以最大程度降低汽蚀的影响。其次，可以通过在尾流管加装尾翼或者导流装置来提高出力，降低汽蚀出现的概率和降低其不良影响。

3.机械因素引起的振动故障处理

相较于电磁和水力方面的影响，由于机组本身机械构造方面的缺陷造成的影响更容易解决，解决这类故障的核心就是加强整个设备精密度和同心度的提高以及后期的校正维护，例如：安装设备前进行严格仔细的检查以及轴线的标准化的校正，后期的定期维护校正等，这些都是可以显著降低机组机械振动的有效措施。

2.3 机组振动维护要点

首先每个月都应该把发电机定子和励磁回路绝缘体的电阻重新测量一次，发电机定子回路绝缘体电阻的测量采用量程2500V的兆欧表，比之前的测量值比较起来明显降低，低于1.6的吸收比有问题，应该查明原因并解决。发电机励磁回路绝缘电阻应采用量程为500V～1000V的兆欧表测量，如果绝缘电阻值低于0.5兆欧，应及时采取相应措施恢复电阻。如果短时间不能解决这一问题，应由厂工工程师决定，此机组是否正常运行。如果出现发电机外部短路的情况，首先应对发电机主要部件进行外观检查，并检查发电机定子端部，发电机负责人和运行管理人员应不定期的对发电机进行考核和检查，以保证发电机良好的运行状况。

3 结语

综上所述，水轮发电机组振动会对正常的生产造成很大影响，因此，针对这个问题，本文首先阐述了到底什么是引起机组振动的主要因素，接着提出可行的有效的解决处理方法。因为在实操中不可避免水轮发电机组的振动情况，所以最好的解决处理方法就是预防，并根据实际情况进行治理，利用这些合理科学的方案措施，最大程度地减少振动，减小振动，以确保机组稳定、可靠、安全地运行。