摘要：水轮发动机组振动有诸多原因以及危害。由于破坏了转轮结构和固定导叶，这种振动现象会威胁水电站运行的安全性和稳定性，降低水电站的经济效益。文章阐述了水轮发电机组震动原因以及危害等问题，为了提高机组安全稳定运行延长机组使用寿命，我们要减少水轮发电机组振动这种现象。
关键词：水轮发电机组；常见振动原因；处理措施
引言
随着我国社会的不断进步和电力事业的飞速发展，我国的水电业取得了突飞猛进的进步，随着我国对大中型水轮发电机组不断投资生产，导致水轮发动机的数量上去了，质量上不去，然而，水轮发动机振动的主要原因是在其设计和妥装时出现了问题，如果不解决这些问题的话，水轮发动机的寿命会大大降低，甚至会造成妥全问题。
1水轮发电机组振动及其危害
从水轮机组的结构来说，主要由两部分组成，即旋转部分和固定部分。水轮发电机组运行过程中，有些部分出现了问题，会导致机组产生振动，水力发电机组的旋转部分发生振动的现象较为常见，采取有效措施控制水力发电机组的振动，可有效提高机组运行的稳定性和可靠性。如果水轮发电机组的振动很严重，但没有采取有效措施将其控制在一定的范围内，会导致一些零件松动，甚至发生事故。
旋转机械的振动是难以避免的，如果可以把振幅控制在允许范围之内，就可以保证机组安全、正常的运行，但是如果是剧烈的振动，必然会不利于机组的安全运行，其主要表现为：机组的各个连接部件出现松动，所有静止部件和转动部件之间产生摩擦甚至是扫膛面损坏；导致零部件和焊缝疲劳，形成裂缝甚至出现断裂；尾水管低频压力脉动可使尾水管壁出现裂缝，当发电机或电力系统固有频率与其频率一致的时候，会发生共振，造成机组出现剧烈振动，有可能会导致发电机组从电力系统中解列，甚至会损坏厂房和水工建筑物。
2水轮发电机常见震动原因
2.1水力因素
第一，尾水管涡带。尾水管涡带是混流式水轮机和轴流定桨式水轮机在部分负荷时尾水管中出现的一种不稳定流动现象，它所产生的压力脉动是造成这类机组振动和出力摆动的主要原因。补气后的压力脉动幅值小于不补气时的情况，在水轮机蜗壳、顶盖等处都可测到涡带脉动频率，水导轴承摆度幅值变化较大。强大的尾水管涡带不仅影响机组的径向振动，还使承重机架、顶盖垂直振动明显增大。
第二，水力不平衡。当较软的橡胶带、粗麻绳缠住转轮叶片，或块状物体片在转轮叶片之间，阻碍正常水流，导致水力不平衡引起机组振动。这种振动特点在发电机组带60%额定负荷以上才会体现出来，转频振幅明显增大。
第三，汽蚀。水轮机汽蚀与水轮机运行条件有密切关系，设计时，只能保证在最优土况区及附近不发生严重汽蚀。但机组运行中，由于系统要求在偏离最优土况区运行或离偏离最优工况区较远时，转轮的出流条件将发生很大改变，并在不同程度上加剧汽蚀，引起机组振动。其振动特点是机组在某负荷土况下振动大，尾水管进人孔门处噪声大，尾水管压力脉动也大，振频为高频。
第四，卡门涡列。围绕着物体的恒流通过时，在出口的两侧边缘出现了漩涡，形成了有规则交错排列、向相反方向旋转的旋涡，从而相互吸引、相互干扰，形成了非线形的涡列，通常被称为卡门涡列。当卡门涡列冲击频率和旋转物体叶片固有频率比较接近的时候，叶片的固有频率会产生共振，并带有强烈且频率中一的噪声以及金属共振的声。
2.2机械振动方面的原因
机械振动是一种十分常见的振动，机械振动主要是由机械的各个部分的各种为以及相互的摩擦所产生的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，导致机械振动产生的因素是设备安装不当造成的，有以下原因：第一，导轴承存在缺陷主要是导轴承出现了松动的情况，或者是其强度不够导致的并且，导轴承有很大的缝隙，而且缝隙之间没有良好的润滑的作用，因此，在运转的过程中也并不稳定，由于这些原因的存在造成了导轴承在运行中会发生一些摩擦以及很大的晃动情况，从而，使机身发生振动；第二，机组的轴线不正机组轴线的不正就会导致转轮的中心与旋转中心有很大的偏移，这样的偏移足够产生很大的离心惯性，并且在各种压为的影响和作用下，使得推为轴承的地方产生了大幅度的摆动，也就使机身产生了振动；第三，转子的质量出现问题转子的中心一直都发挥着重要的作用，如果转子的质量不均衡，会导致转子中心会不稳定，会在轴上形成偏向，从而使得机身产生剧烈的振动。
2.3电气因素
第一，定子铁心叠片出现松动。在定子铁心叠加安装时，由于铁心压紧螺杆将会出现一定的紧靠力，然而长时间工作中，因为振动和温度的变化，铁心松动会受到螺杆压紧时出现的一些塑形变形而紧靠力降低或者螺母稍微松动以及铁心冲片出现绝缘老化收缩的情况的影响。铁心松动会造成振动，同时振动也会加快铁心松动。
第二，气隙不均匀。电力和机械力的结合点是气隙，发电机组振动会受到发电机定转子间气息不均匀在定子上产生单边磁拉力的影响。在发电机转子有摆度或不圆时，就会有不均匀的空气间隙产生，因此会产生磁拉力在单边不平衡的现象，同时转子的旋转会引起空气间隙沿着圆周做周期性移动，出现的单边不平衡磁拉力将会引起机组振动。它的振动特点：振幅随发电机出力以及励磁电流的增加而增加，振动频率为转频。
第三，定子绕组固定结构松动。把定子线棒用槽楔固定在槽中，有时线棒出现槽楔脱落，齿端铁片断裂的现象，是因为在长时间运行中，因为振动不断地摩擦，槽楔一般会容易松动，线棒将会出现压不紧的情况。
第四，不对称的二相负荷。绕组产生的转子磁场在定子不对称的二相负荷情况下与负序磁场同步在2倍转速下，两者相互影响，交变电磁转矩作用十转子、定子、机座和铁心上，引起机组振动，同时产生倍频。
第五，转子磁极出现松动。机组在静止的情况下检测发电机大小间隙、定转子气隙是否分布均匀，规范设计气隙在要求范围内，气隙值比平均值范围在正负百分之十，此时如果转子磁极继续出现松动并且造成机组运行过程中出现气隙不均匀的情况，是因为机组在工作过程中产生不平衡的磁拉力现象的振动，在这种工作状态下，产生位置不断变化的气隙不均匀。
3水轮发电机震动处理措施
首先，对于水力因索引起的强烈振动，可以采取下列措施处理：第一，汽蚀和尾水管涡流引起机组的强烈振动，可以使用补气措施进行消振或是减振，也可以使用安装导流瓦和导流翼板等在尾水管入口处，可以减少和消除涡带引起的振动；第二，对于卡门涡列造成的振动，可以采取改变叶片固有频率或卡门涡列频率的方法，也可以改型或削薄叶片出水边，也就是说，抵消、削弱正反双方侧面构成的交变漩涡，避免造成共振；对止漏间隙不当造成的振动的消除方法，可以通过调整间隙使其均匀的方法。其次，机械原因导致的振动应使用以下措施处理：通过动态平衡调整轴瓦间隙或调整轴线来提高精密度以及同心度；最后，对于电磁因索造成的剧烈振动，除制造厂家应遵守国家有关规定外，更需要设备使用单位定期进行检修，并加强运行监测，做到及早发现及时处理。
结束语
引起水轮发电机组振动因素很多，分析几种典型振动特征，来判别水轮发电机组振动原因及其部位。分析水轮发电机组振动原因时，需通过一些针对性测试试验获取测试数据，根据测试数据，逐项分析各种不同因素，确定机组振源，为处理机组振动提供可靠技术支持。
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论文作者:上官海波,王瑞广
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：机组论文; 水轮论文; 转子论文; 铁心论文; 水管论文; 定子论文; 卡门论文; 《电力设备》2018年第21期论文;