水轮发电机振摆偏大原因分析及防范措施研究

伍俊 夏永忠

【摘  要】水力发电相较于传统的火力发电，具有着清洁、环保的优势。而水轮发电机作为水力发电的重要基础之一，维持其运行过程中的稳定与安全具有着非常重要的意义。然而，在水轮发电机的实际运行过程中，往往会出现振摆偏大的现象，影响到机组运行的效能。基于此种现状，本文浅析了水轮发电机运行中振摆偏大的原因，并提出了一些针对性的防范措施，以便相关人士进行参考。

【关键词】水轮发电机;振摆偏大;防范措施

引言

水力发电的过程中，水轮发电机的正常运行对于供电的安全性与稳定性具有着非常重要的意义。但是在水轮发电机的实际运行过程当中，往往会出现振摆现象，对水轮发电机的安全运行造成不利的影响。为了消除振摆偏大的现象，需要从多个层面加以分析，提出切实可行的防范措施，进而维持机组运行的稳定性，提升水力发电的效能与质量。

一、水轮发电机运行概述

水轮发电机是水力发电的一项重要基础设备，内部主要由转子、定子、轴承、冷却器以及制动器等元件构成，最终通过水轮机进行水能到电能的有效转换。其中，水轮机首先将水能转换为机械动能，再通过发电机，将机械动能转换为电能，最后对电能进行有效的输出，成为可供人们日常生产生活所用的能源。因此，当水轮发电机出现振摆偏大的问题时，除了影响机器自身的运行效能之外，更会大大降低水轮发电机的电能输出，甚至出现一系列的安全问题[1]。针对此种情况，需要结合实际的运行情况对振摆问题进行切实的分析，进而提出有效的解决处理策略，同时对设备进行合理的优化，防范振摆问题的发生。

二、水轮发电机振摆偏大的原因

（一）转子质量不均

水轮发电机的振摆问题与转子的质量不均衡有着一定的相关性。转子质量的不均衡，主要是由于发电机的偏心、推力瓦不平以及镜板倾斜等问题造成的，而这一问题在实际过程中确实很难避免的。水轮发电机由于需要维持内部各元件的稳定运行，在转子设计方面容易出现体积、自重较大的问题，这对于转子的加工与组装过程产生了较为不利的影响。

（二）轴承与轴线的缺陷

水轮发电机的轴承光洁度降低、不平度增高以及推力瓦的负载不均等问题都会导致轴承在运行过程中出现不同程度的缺陷，造成水轮发电机的振摆出现问题。此外，轴线的偏斜也会出现振摆偏大的问题。轴线的偏斜会导致水轮发电机偏心距的出现，并且诱发转子的振动，影响到水轮发电机的振摆现象。

（三）机械摩擦增大

当水轮发电机的摩擦阻力增大时，会诱发机组产生运行过程中的故障。尤其是在水轮发电机进行定速的过程中，设备的动静摩擦会造成机组的振动，同时水轮发电机内部的转子由于摩擦造成局部温度的上升，进而产生形变，造成水轮发电机的振摆偏大。

（四）支撑力不足

支撑系统对于水轮发电机运行的稳定性具有着重要的意义。支撑系统的支撑力不足，会使得水轮发电机的运行频率出现下降，在平衡力不足时，整体系统会出现较大的振动现象，影响机组运行的稳定与安全[2]。尤其是在激振力相对固定的情况下，水轮发电机组的支撑力强度则成为了影响设备振摆的主要因素之一。

三、防范水轮发电机振摆偏大的策略浅析

针对上述可能出现的造成水轮发电机振摆偏大的原因，需要具体问题具体分析，提出切实可行的解决策略，并且进行有效的防范改进，规避此种问题的发生。

（一）合理配置转子质量

转子的质量配比对于水轮发电机的正常运行起着非常关键的作用。然而，在实际运行过程中，由于受到转子的质量以及体积的影响，在安装与设计过程中存在着方方面面的问题，最终对水轮发电机转子的质量产生不良的影响。因此，针对水轮发电机的转子质量不均衡的情况，需要对转子的质量进行更加合理的重量配比，降低转子不平衡对于水轮发电机振摆造成的不良影响，进而提升水力发电机组在运行过程中的稳定性，减低水力发电过程中由于转子质量不均衡而可能出现的安全威胁，提升水力发电机组的运行效能。

（二）加强轴线以及轴承的质量检测

轴线以及轴承的质量对于水轮发电机组的整体运行稳定性以及安全性都具有着非常重要的意义，因此针对水轮发电机轴线偏斜以及轴承之间的质量问题需要给予充分的重视。对于水轮发电机的轴承以及轴线方面的缺陷，则需要在质量检测的过程中，加强质量监管的力度，对于存在问题的轴承进行及时的更换，同时根据实际情况对出现偏倚的轴线进行科学合理的调整，保证轴线的居中以及轴承的质量，减少轴线以及轴承对于水轮发电机振摆造成的不利影响。

（三）降低机组的摩擦力

针对机组动静摩擦的问题，需要对油盆的间隙进行更加良好的密封，改变下导油盆的密封间隙，对水轮发电机在运行过程中的频率以及振幅相位进行更加详实的记录，对密封间隙进行更加科学合理的优化与改进，从而有效改变水轮发电机的振摆现象，在一定程度上降低振摆偏大对水轮发电机运行造成的消极影响[3]。与此同时，水轮发电机的摩擦阻力的减低，会使得机组整体的振动频率出现下降，从而对转子局部的磨损以及热能的产生也会起到相应的正面作用，也可以在水轮发电机的振摆现象中有效降低其运行的振幅，提升水轮发电机运行的质量，规避不必要的安全事故。

（四）增强系统的整体支撑力

针对水轮发电机组的支撑力不足的现象，需要在实际运行过程中通过动平衡的方法对机组额振摆进行调整[4]。由于水輪发电机在实际运行过程中，激振力的数值大多是相对固定的。然而在实际上机架中来自不同方向的支撑力强度则是表现出较大的差异，在横轴方向的刚度系数偏小然而振动系数则相对较大。因而在实际运行过程中，为了消除此种振动现象造成的振摆偏大的问题，需要结合动平衡的技术手段对水轮发电机的振摆偏倚做出有效的调整。但在实际运行过程中，单一的应用动平衡的方式对机组支撑力进行调整并不能完全解决振摆偏大的问题。因此，还应该考虑到实际安装与机器调试过程中的多重影响因素，对可能出现的问题进行合理充分的考量，从而有效降低水轮发电机振摆偏大的现象，进一步提升水轮发电机运行过程中的稳定性与安全性，增强水力发电的效能。

四、结束语

综上可知，针对水轮发电机运行过程中振摆偏大的问题，需要从轴承、轴线、转子质量以及摩擦力等方面进行改进与优化，从故障发生的原因入手，对可实际运行过程中能出现的问题加以防范与规避。然而，在实际水轮发电机运行的过程中，除了遵照上述的分析原则进行问题的处理之外，更需要依据现实的实际问题情况，对出现的问题进行综合全面的分析，进而提出更加科学合理的解决方案。

参考文献：

[1]向启洪.水轮发电机综合自动化保护系统分析[J].科学技术创新，2019（21）：185-186.

[2]系阳.水电站水轮发电机组的常见故障与处理技术分析[J].通信电源技术，2019，36（07）：276-277.

[3]李积宝.水电站水轮发电机组的常见故障与维护分析[J].科技风，2019（14）：190.

[4]魏永伟.水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨[J].山东工业技术，2019（05）：204.

（作者单位：湖南省电力公司水电分公司柘溪检修部）