摘要：在水电站设计的过程中，小型水轮机发电机组的振动研究作为一个重要的研究课题已经引起了很大的关注。它是水电站运行和维护的关键性所在，水轮机发电机组的振动一直都是工作人员需要重点研究的内容，也是主要的研究对象。在小型水轮机发电机组工作的过程中，机组发生振动是非常常见的现象，这种现象一般无法避免。那么引起这种现象的原因也有很多，如果不能及时的进行消除和解决，会对机组造成严重的损害，也会给有关电厂带来巨大的经济损失。所以在水轮机发电机组运行过程中，如何有效的消除振动，减少因为振动所带来的危害，是一项刻不容缓的任务。
关键词：小型水轮机；发电机组；振动
1引言
技术人员在对小型水轮机发电机组的振动原因进行分析的时候，是由设计、制造、安装、运行等多个方面的原因所造成的。水轮机一旦运行不当或者操作不当发生振动，可能会造成不可想象的后果。而小型的水轮发电机作为一种弹性设计的组合，无法在运行的过程中使其受到一个永久平衡的力，所以水轮机出现一些微小的振动是允许的，这不会给水轮机带来太多的危害，但是如果振动的幅度很大，或者出现异常的振动，严重的情况下会使整个水轮机的相关部件出现松动或者变形，不当操作运行下会造成严重的后果。为了确保水轮机发电机组的正常运行，本文着重对运行过程中可能出现的危害和相应的解决对策做出了详细的阐述。
2小型水轮机发电机组的振动原理
水轮机发电机组振动的来源主要有三个方面，分别是水力、机械和电气方面，这三个方面的原因交织在一起使水轮机发电机组的工作状态既复杂又稳定。在对这三个方面进行详细的研究之后发现，如果实在同一状态下，由这三个方面造成的后果是各不相同的，同一状态下会出现不同的结果。因此，振动的结果在效率上和和安全上都会产生不同的影响。下图是一个小型水轮机组的纵截面剖面图：
图1 小型水轮机组的纵截面剖面图
操作人员在水轮机发电机组工作的过程中要严格的控制好振动的幅度，不能过大，如果振动过大的话，将会对水轮机发电机组造成一系列的影响，不仅仅是对机组本身而言，使自身的建筑或者周围的建筑收到破坏，严重者对发电厂都会造成不可避免的影响，从而造成了很大的安全隐患。因此，在对水轮机发电机组进行检测的时候，振动常常是作为主要检测依据的。由于水轮机组的振动属于耦合振动，所以很多作用力之间的联系无法用精准的数值测出，实例分析也就成为了主要的检测措施。具体做法主要是通过大量的实践来获得丰富的经验和大量的资料，这样可以为理论分析提供强有力的依据，所以在对水轮机发电机组制定振动的解决方案当中最提倡的就是实践中找寻对策。
水轮机发电机组的振动又可分为水力振动、机械振动和电磁振动，下面分别对这三个振动进行详细的介绍：
（1）水力振动：一般引起水力振动的原因有很多，主要包括四个方面：第一、流道的水流不均匀；第二、卡门涡列诱发转轮叶片振动；第三、由于迷宫间隙不均匀所产生的振动；第四、尾水管中涡带引起的低频振动。还有一些其他的原因造成水力振动。
（2）机械振动：机械振动较为普遍，因为这种振动与水轮机发电机组自身的质量有着直接的联系，现在市场上有很多生产水轮机发电机组的制造商在制造的时候采用较质量较差的材料或者是工艺不精的制作方法，造成了一些轴线出现弯曲或者倾斜，如果安装不良轴承间隙也会过大。
（3）电磁振动：引起电磁振动的原因也与安装不良有很大的关系，或者是由不平衡电磁力所引起的。
3水轮机发电机组振动所带来的危害
近几年来，水轮机发电机组的振动问题一直都是广泛关注的焦点，因为关于此类的安全事故频频发生，给很多方面都带了一定的损失。水轮机发电机组的振动作为影响到水轮机发电机组的首要因素，会给机器乃至人身安全带来严重的威胁。因为异常的振动不仅会有损机器的使用寿命，还会在工作的时候带来很大的安全隐患。所以想要解决由于振动所带来的安全问题，就必须要找到问题所在的源头，一般造成水轮机发电机组异常振动的原因有以下几个方面：
（1）如果水轮机发电机组发生异常振动的幅度较大，则会连同整个机组的其他零件也会发生振动，从而造成部分其他零件出现松动的现象。出现松动的部件会对其它没有出现松动的部件产生一定的摩擦力，在摩擦力的作用下，就极易造成其他部件出现严重的损坏。
（2）水轮机发电机组出现严重的振动后，一些部件的焊接区域就会出现裂缝，随着使用的时间增长，部件的焊接区则会断开，水轮机发电机组的使用寿命也随之减短。
（3）水轮机发电机组在高速运转的状态下工作的时候，摩擦阻力也会随之变高，这种情况下对轴承的影响是非常大的，如果摩擦生热到一定程度的时候会将轴承烧毁，从而造成整个机组被损坏。
（4）振动会引起共振的发生，如果共振的幅度较轻，尾水管壁则会出现裂缝，严重的情况下就会造成整个水轮机发电机组出现大幅度的振动，这样会给整个电力系统带来很严重的影响，同时也会对发电厂周围的建筑造成一定的影响。
4水轮机发电机组振动的消除策略
水轮机发电机组振动会引发很多的不利因素，所以为了保证水电站水轮机发电机组的正常运行，确保其发电的效率，需要从以下几个方面提出一些具有针对性的对策，尽可能的减小或者是消除水轮机发电机组的振动现象。
4.1增强水轮机发电机组各个部件之间的连接强度
要想避免水轮机发电机组出现振动的现象，机组的安装是一个关键性环节，是确保整个水轮机发电机组稳定性的一个必须要素。不仅要对发电机组进行上导处理，还要上机架中心、增加销钉，要确保整个机组的轴线处于稳定状态。在安装的时候要确保整个水轮机发电机组各个部件之间的通信连通，还要将整个机组的高度调到最准确的数值，这样可以确保机组的稳定性。这道程序主要是为了满足盘车时对上导轴位的基本要求，这样可以能够更加的接近理想状态。一般安装现场多运用销钉进行固定，这样就可以在很大程度上避免了机组发生振动的情况。所以在水轮机发电机组进行安装的时候，一定要确保各个部件之间的连接强度，不能出现松动或者其他能够引起振动的现象。
4.2调整机组的安装工艺
水轮机发电机组在安装的过程中，最注重的是环节就是对机组各个部件之间轴线的调节过程，在增强轴线的同时，也增强了机组的整体质量。因为本身整个水轮机发电机组在轴线安装调整的环节较为复杂，因此，常常将导轴作为基本的切入点与关键点，这可以在计算坐标的时候作为辅助参考的数据。后期还要换算单位，一定要保证整个轴线调整到最精确的数值，一般采用这种方法可以提高水轮机发电机组轴线的质量。
4.3精准配重
配重数值的精准可以在很大程度上保证了水轮机发电机组的质量和运行要求，可以减小振动的幅度，这个方法不可能将振动的问题全部解决，但是可以抑制一部分的异常振动，减小振动给水轮机发电机组所带来的危害。
4.4增强导轴承的支撑强度
导轴承支撑强度的大小决定着机组振动幅度的大小，这种方法可以解决导轴在设计过程中存在的缺陷，强度问题也是导轴设计过程中比较受重视的一个问题，它的强度要控制在合适的范围内，这样可以有效的避免因为导轴松动所造成的振动问题。如果强度的设置没有控制的很合理，设计较差的情况下会导致整个发电机组出现明显振动的现象，从而使轴承之间出现很大的缝隙。一般这种问题可以通过增加焊接的深度来解决。还可以增加两种钢材之间的沟槽来减小缝隙，通过这些做法，来提供一些可靠的保障。
4.5发电机磁装置的改造
水轮机发电机组的安全运行与发电机磁系统的性能有很大的联系，所以，一个好的发电机磁装置是发电机良好运行的关键性所在，如果磁装置的性能不够好，调节性能就会很差，从而引起振动，这种故障一旦出现，也会影响整个机组的安全运行。针对这种现象，可以对发电机磁装置进行改造，改造成性能较好的励磁装置，这种装置的工作原理是将主断路由器跳开灭磁开关，这样就可以使机组无电压，从而避免了机组在接列快速停机造成的振动。
4.6合理设计转轮
转轮的设计在很大程度上决定了水轮机发电机组的性能，对转轮和流道的合理设计能够确保水轮机发电机组的稳定运行。转轮在设计的时候，一般以转轮前的水流为均匀来流进行转轮设计，所以不均匀水流才符合转轮前来流的真实情况。大多数会采用流线改型法，从而达到减小振动的效果。
5结语
水轮机发电机组在发电的应用当中占有很多的优点，可以实现节约用水用电的效果，也可以满足电力市场的需求。能够在不断适应发展的经济社会当中有更大选择和发展的空间，利用先进的科学技术，采取综合的技术措施，利用有效的对策来消除在水轮机发电机组运行过程中所存在的危害性振动，为电力发展做出可观的贡献。
参考文献：
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[3]瞿辉，王建飞.水轮发电机组过速保护装置分析[J].中国高新技术企业. 2017（04）
论文作者:肖刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
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