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摘要：水轮发电机组振动是评价水轮机稳定性能重要指标，将现场动平衡法应用于水轮发电机组振动问题处理中效果明显，精确度较高。本文简单对水轮机现场振动问题进行了分析，包括动平衡试验的测量方法，以及试验数据整理和分析。
关键词：现场动平衡试验；水轮发电机组；振动处理
保证水轮发电机组安全运行的关键在于提升机组的稳定性。水轮发电机组的振动、摆度超标，受运行中交变应力影响，造成发电机机架强度降，甚至破坏机组的结构部件，威胁机组的安全运行，缩短水轮发电机组的检修周期和使用寿命。在水轮发电机组的基础上开展动平衡试验，可以从很大程度上降低机组振动、摆度幅值，以提高发电机组运行稳定性，延长发检修周期和使用寿命。
1 论述
在发电机组转动过程中，因受到一些条件的限制，材料质量不过关、分配不合理，存有很大缺陷性，装配时重心不在旋转中心线上等，会形成质量偏心，当转动部分旋转时，就会产生不平衡的离心惯性力，使转轴弓状回旋加大轴承的磨损，引起发电机组上、下机架、导轴承的振动以及轴瓦温度的升高，甚至可能发生破坏性事故。另外，随着设计制造技术水平的不断提高，机组容量扩大，结构却向轻型化发展。在保持部件应力相等的条件下，机组结构尺寸增大，而部件刚度与线性尺寸成比例的下降，在同等条件下，机组的振动也将相应增大。因此消除各种振动源、降低运行机组的振动幅值是发水轮发电机组运行和维护工作的重要内容。实行水轮发电机组现场动平衡工作能够全面降低机组振动幅度，提升机组工作效率，保证机组运行的安全稳定性。本文通过分析水轮发电机组动平衡试验过程，来得出准确结果。其中，研究过程中主要包含对计算机系统的设备、试验方式以及数据处理。
1.1 机组振动类型
在机组振动期间，依照运行实际情况，可以将其分成不同类型。首先，按照振动方向进行分类，从振动方向来看，可以将其判断为垂直振动和水平振动。水平振动是指在机组轴线垂直的基础上进行振动，而垂直振动则是根据机组轴线运行方向。再者，从振动位置来看，可以将其分析基础性振动以及轴线性振动。最后，全面分析振动产生原因，根据振动原因可以将其分为机械振动和电磁振动，这些振动都产生于机械部门的各种惯性力和摩擦力。
1.2 振动的参数
第一，机械型振动；影响机械震动的主要原因是转子质量平衡度不好、缺陷度高。
第二，水力振动。产生水力振动的主要原因是水力没有充足的稳定性，分布不均匀。
第三，电磁振动；引起电磁振动的因素包含定子和转子之间的气隙不平均，定子铁芯固定性低。
1.3 水轮发电机组运行过程中产生振动有害性
机组在运行过程中，出现的振动有很大的危害性，其中，有害性主要表现在以下几点：
第一，对供电整体质量有一定影响。
第二，使得机组机件遭到破坏，严重限制了机组正常稳定运行。
第三，引起强烈的噪音。
第四，轴承温度有了一定升高，严重的情况下还会烧坏轴瓦。
2 案例分析
某水电站厂房位于坝河与沟口汇合口上游测右岸的滩地上，距离县城60km，距离市里400km，在这两个区域内，来往比较方便。水电站装容量是70MW，呈径流引水式。在发电机组运行过程中，我们发现发电机组导轴瓦温升比较快、偏高，不利于机组安全运行，同时，机振动和摆度振超标等。在变转速数据中得出，目前，机组上下导摆度和转频速度都有了明显提升，剩余的摆度情况也有所扩大，使得机组呈现不稳定状态。因此，应当落实好平衡处理工作。在分析动平衡操作情况的时候，可以发现，对机组实行了两次配重之后，机组上下导摆度以及振动现象都有所降低，配重块不会影响机组质量和稳定性。经过试验结果得知，动平衡处理对发电机组振动效果明显。
2.1 基本信息
在水轮发电机组出现振动的时候，是因为受到转子质量不平衡因素的影响，使其发生振动，进行动平衡实验探究是水轮发电机组启动的主要内容。
3 测量方法以及测量系统的形成结构
3.1 影响系数法
影响系数法是测量方法中应用最为普遍的方式，它产生的作用较大，能够体现出转子系统振动对不平衡质量的影响大小。换句话来讲，在转子单位中，不平衡质量会使轴承振动值出现不同程度的改变，影响数据的准确性。其中，影响系数法公式如下所示：
3.2 计算机测量系统
在计算机测试过程中，一般具备两个环节的内容，分别为硬件系统、软件系统。硬件系统是由数据传感器、计算机系统以及参数组合成的，在应用参数传感器前期阶段，只有有关计量单位审批通过之后，才可以使用。采集数据期间，引进水轮机发电机组测试系统，可以保证数据更加准确、具备合理性。在此过程中，A/D的采样速率提升，转换精度较高，系统精度则小于3%FS。在测量摆度期间，运用电涡位移传感器，测量数值，这是因为电涡位移传感器的性能较高，具备可以操作性。振动测量期间，运用速度传感器测量数值，这一传感器灵活性好，速度快，分辨率可以高达90%以上。运用以上系统进行操作，作用较大。在试验期间，将水轮发电机组测试系统放入参数传感器之后，随后在计算机系统辅助下，得出结论。其中，对于计算机数据采集系统和软件处理系统而言，它们是在规定时间内收集数据，把收集到的数据信号放入传感器系统中，将其转换为被测量的标准数值，随后计算出平均值。把数据结果归置于数据表格内，储存起来，待完成试验操作后，开始整理数据。
4 试验分析
4.1 机组启动以及变转速试验
在机组启动期间，要保持好机组稳定性，机组稳定性经常受到多种因素的影响，比如质量力下降和中心线之间的关系不平衡。对此，可以通过机组转动部件的运行状态和平衡性，检测出对各个机组部件的影响情况。在转动部件质量平衡力处于较大现象时，主轴摆度便随着转速变化大小方向改变，这一点较为明显，径向轴承支架振动幅值和机组转速的平方近似成正比关系。试验过程中，根据水轮发电机组启动试验规程标准要求，一号机组点动转动，经过检验之后，发现并没有异常。然后进行第二次启动，依照上一次启动得出的数据，慢慢加快上升速度。从中可以看出，机组振动幅度越高，那么导轴瓦温上升速度也就越快，因此，可以停止机组运转。在提升速度器件，各个位置的振动情况如下：
5 转子的动平衡的基本理论
引起机组机械振动的相关原因就是包括质量上的不平衡和机组轴线的不正，其间，转子的质量是引起不平衡机组机械振动的主要因素，因此就要采取试验的方法找出不平衡力大小，实行措施进行处理。
5.1 转子质量不平衡引起振动的基本特点
水轮发电机组的振动主要是由转子质量不平衡引发的原因，那么对其特点就是，振幅是随着转速的变化而发生变化，转动速度的升高其实就是对转动角速度接近值的时候，振幅加大。
5.2 多次试验加重法
根据相关振动的特点，需要先确定对机组的振动是否符合转子质量的要求，这样就可以采取多次试验的方法去找出不平衡力大小的原因，并且采取相关的措施进行处理。
6 结束语：
机组动平衡处理前存在较大的质量不平衡，采用动平衡法可以有效处理机组振动，有效地消除了大部分不平衡质量力。减少大量的不平衡力度，这样对于多次试验的有效方法也不是很明显，但是在另一个角度来说，动平衡力度的效果比较好。那么在实践的过程中就可以发现，采取影响系数的处理方法不一样，同样也是引起振动问题的主要原因，但是不具备合理性，该方法就具有正确、平衡力度高的优点，这样就会影响到处理水轮发电机组的正常运行，并且可以做到快速的处理效果，在应用上要做到顾及不同类型的工作情况和检查点，这样就可以看出，水轮发电机组的动平衡力是可以广泛应用的。
参考文献：
[1]周磊.水轮发电机组现场动平衡方法的研究[D].南京：河海大学，2008.
[2]俞辉，常强，冷杰.大型发电机现场动平衡影响系数分析及应用[J].东北电力技术，2011，12.
[3]陈慕雄，徐松.水轮发电机转子现场动平衡试验的实践[J].人民珠江，2010，311.
论文作者:陈良平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：机组论文; 水轮论文; 动平衡论文; 转子论文; 质量论文; 不平衡论文; 数据论文; 《电力设备》2017年第32期论文;