摘要：随着科技水平的不断提升，社会对机电设备的要求也越来越高。水轮发电机组作为水电站的核心组成部分，它的安全稳定运行关乎整个水电站的经济效益和运行效益。但是水电站的实际运行当中，常常会出现或多或少的振动故障，这些振动故障会严重破坏水电站的稳定运行。本文从水轮发电机组的振动的分析入手，结合振动问题产生原因，采取有针对性的解决措施有效解决机组振动问题，提升水轮发电机组运行稳定性和可靠性。
关键词：水轮发电机组；运行；振动
1水轮发电机组的振动
水轮发电机组是由转动部分、固定与支撑部分等多部件组成的结构复杂的动力机械，在运行过程中受水力、机械、电磁干扰力的共同作用会不可避免地产生振动。在水轮发电机组的实际运行过程中，机组振动一般是将水轮机作为其原动力，水能的作用能够有效激发水轮发电机组振动，同时，通过间接的方式，其还能够维持机组振动。值得注意的是，水轮机组本身的特殊性，也会造成水轮发电机组产生振动问题。若机组各部件的稳定性指标均在允许范围内，将不会影响机组的安全稳定运行，但若其中某些指标过大甚至超标，尤其是发生共振或长期的自激振动时，将可能会使机组的零部件出现变形、松脱、疲劳断裂等，从而危及机组甚至电站的安全。
2水轮发电机组振源分析及保护测点选择
2.1振源分析
水轮发电机组中任一个部件存在机械缺陷均会引起机组振动，另外受水力、机械、电磁干扰力的共同作用，水轮机组的振动机理比一般的机械振动更为复杂。
2.1.1水力振源
水流在水轮机流道中产生的脱流旋涡或不均匀分布流速引起压力脉动，从而导致产生的叶道涡、卡门涡对机组振动的影响比较大，尾水管涡带引起的振动和自激振动更为严重。
2.1.2机械振源
旋转部分质量失衡、轴承与支承结构刚度不够、油膜不稳定、导轴承间隙及轴密封调整不当及机组轴线不正或对中不良都会引起机械振动。
2.1.3电磁振源
包括转子磁极线圈匝间短路、发电机出口突然短路、气隙不均匀、定子铁心冲片松动及铁心瓢曲、不对称三相负荷运行等。可通过确保用料安全以保障零部件应有足够的静、动态刚度，提高制造、安装的精度和质量，同时优化设计工艺和机组运行工况，以确保机组的稳定运行。
2.2保护测点
以试验机组为例，上机架作为承重机架，承受整个机组转动部分的重量，其振动变化是最重要、最灵敏的环节；顶盖作为水轮机的过流部件，水流压力脉动直接影响其水平、垂直振动；作用在导轴承上的力矩发生变化时其轴心轨迹及摆度值就会发生变化，上导及水导的摆度变化可反映大轴不同部位的受力情况。导轴承摆度、上机架及顶盖的振动均须作为保护测点。为提高保护动作的可靠性，装设两套状态监测装置，每个测点均有两个传感器进行测试。
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3水轮发电机组振动处理实例
3.1工程概况
某电厂2号机组系超超临界、1000MW水轮发电机组，定子铁心直径3300mm，额定出力8000kW，采用水内冷却的方式进行冷却该机组自试运行，在运行初始阶段，发现发电机已经出现振动问题，通过对振动特点以及振动问题产生原因进行详细探究，制定出现场热态动平衡方案。
3.2振动原因分析
3.2.1通流器件中水力稳定性较差
水流进入转轮，一旦出现不对称问题，就会造成横向作用力稳定性变差，从而使器件发生喘振，在低载荷或者零载荷运行状态下，就会导致机组发生高强度振动问题。
3.2.2尾部流通管产生涡流带
涡流带是一种流体形式，比较复杂，稳定性较差，尾部流通管中的涡流带一般为螺旋形状，其涡流核心一般会朝向某一方向运转，这就会造成尾部流通管流体出现大幅度的低压脉冲，脉冲率为Fw=n（/3-6）。当40～70%器件开度时，脉冲压力会达到最大值，这就会造成机组发生不正常运转。如果涡流带脉冲率和发电机部件的振动领率发生共振，则单元器件就会产生振动问题，并且发电量也会减小；如果脉冲率和刚性管道流体振动领率或者压力钢管自有振荡领率相似，则就会导致刚性管道出现出现较大流体振动。
3.2.3卡门涡流
如果流体绕经轮片片入口一侧输出，一般会在输出口出现涡流列，如果出现轮片正反面间断轮流，则会导致轮片受到流体的巨大撞击。如果撞击领率和轮片自身振动领率十分接近，则会产生共振。通常情况下，只有当处于某一范围内的水头和开度时，才会出现振荡问题，同时还会造成轮叶边缘出现裂痕，在此过程中，可能会产生较大声响。
3.3处理措施
将整个水轮发电机组拆开，并且将机组转轮、底环以及顶盖等零部件送至生产厂家进行维修。加大机组顶盖和底环之间间隙，从而有效减少底环和顶盖发生碰撞的可能性，这样能够有效降低振动问题发生几率。将机组主轴联接螺检的材料修改为35CrMo，并且将螺检拉伸值更改为0.32mm。通过运用打磨机，对机组下环和座环进行打磨，同时调整其水平度，并且将其控制在一定范围内。对机组进行盘车，在镜板与推力瓦之间合理运用绝缘板，在对主轴与绝缘板进行填补时，可以采用铲削的方式，取消紫铜垫。适当增加水轮机顶部的排水管数量，增加至4个，通过排水廊道排出积水，加大对于阀门的控制力度。在安装加工完成的底环和顶盖时，必须严格依据相关规定进行操作，确保符合安装规范。严格依据水轮发电机组说明书以及相关规定进行回装，确保机组重新启动后能够达到正常运行状态。通过采用上述措施，该水轮发电机组能够达到正常运行状态，并且没有发生振动问题。
结束语
总的来说，水轮发电机组内部常常会因为各种原因而出现振动，这种振动现象会破坏固定导叶和转轮结构，从而降低水电站的经济效益，甚至威胁水电站运行的安全性和稳定性。因此，深入探究引起水轮发电机组振动的原因至关重要。对此，本文首先对水轮发电机组振动进行了介绍，然后对水轮发电机组运行中的振动问题处理对策进行了详细阐述。
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论文作者:孙戈平
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/6
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