摘要：随着经济的高速发展，同时也带动了水利行业的兴起，为了保证正常的供电，必须保障水利发电设备的稳定安全操作。水轮机又分为冲击式水轮机和反击式水轮机，它们的工作原理都是能量的转换过程，将水流流动的能量转换为旋转的机械动能。由于水轮机在运作过程中，经常会出现振动的情况，这种情况如果在合适的范围，属于正常情况，如果超过振动的范围，则会引起安全隐患，会使水轮机设备出现故障甚至报废的情况，影响设备发电，所以，当出现超过振动范围时应立即采取补救措施。
关键词：水轮机；振动；故障；处理
1水轮机发电机振动方面的原因
1.1机械振动方面的原因
机械设备运行过程中产生的设备振动和冲击，这些振动都是常见现象，机械振动主要是指两物体间相互有规律的运动和相互之间的摩擦所造成。但是，引起机械振动的因素有：导轴承缺陷、机组轴线不正、转子质量不平衡等。
存在缺陷的导轴承可能是由于轴瓦间隙不合适、轴承座强度低导致的。若是导轴承和大轴有大间隙，而之间没有好的润滑的效果，就会使机组在运转时中的摆幅、振动增大。这样振动主频是转频，而且振动在空转、低速转下就会产生。
由于水轮机和发电机组轴线不正也会导致机组的机械振动。由于机组轴线的不正，致使机组的转子的中心和转轮之间产生偏离，由于偏离过程中产生了较大的惯性作用，使得增加了转子和转轮之间的振幅，从而导致水轮机和发电机机组产生振动。
转子质量不平横。转子重心存在着很重要的作用，若是转子质量不平横，就会使转子的中心和推力轴承的中心不吻合，推力轴承的支撑因为受到的力不均匀产生轴向的形变，因磨擦发生晃动的镜板使其机器本身更发生大的振动。
1.2电磁因素
如果在某一个磁极产生了短路的问题后，就会使磁极的慈动势减小，而和它相称的磁极的磁动势并不会因此产生变化，而后产生的和转子表现出一样方向转动的不平衡的磁的拉力，所以就会发生机组产生振动的问题。定子铁芯自身产生松动问题或它的组合缝发生松动的情况，也会发生机组振动问题。如果不科学的固定定子绕组，电气负荷大，也能使机组产生振动情况。
1.3水力因素
水力因素会产生水轮机和发电机机组的机械振动，振动频率随着振源的变化而变化，水力因素引起机组振动的因素有汽蚀和尾水管涡带等因素。
（1）气蚀，它产生机组振动的主要特点引起的振动频率较大，同时还会产生巨大的噪音，其中垂直方向由于产生共振的效果，所以垂直的振动危害较大，而由于水轮机中气蚀发生部位不同而通常可以划分为四种类型：即间隙、空腔、翼形、局部。其一，气蚀会破坏转轮室的正常运作，并造成转子和转轮发生局部损坏的情况。其二，气蚀产生的振会出现在机组的内侧或者出现在尾水管的上半段。其三，气蚀造成的机组振动最常出现在转子叶片的背面和转轮的周围。由于气蚀的原因，可能会造成机组表面的损坏，因此而引起机组在运作过程中产生振动。
（2）尾水管涡带，尾水管涡带是一种振动源，它是水轮发电组在振动的时候十分常见的。除了产生机组振动的问题外，也会产生压力脉动等十分严重的情况。一般情况下涡带摆动的时候，不止会使水轮机产生振动情况，还使得引进水系统以及厂房产生共振的现象产生，更甚至发生电网功率摆动的现象。
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2水轮发电机振动处理措施
2.1运行工况表现为空载无励、振动随转速发生变化的振动故障消除
如果要确保水轮机振动问题得到有效的处置，处理人员一定要增加观察对于水轮机振动的现象，了解出现这种问题的原因，从而选取有效的处置方式。例如在水轮机产生振动转速增高而增大。空载没有功率时，应当优先考虑发电机转子水轮机、是否平衡的情况。随着确认后采取增加动平衡块的动平衡实验，以消除不平衡的问题，确保振动产生。若是因为中心不对或者轴线不直致使这样的问题产生时，就应该采取调整中心以及轴线、调整推力瓦轴的方法进行振动处置。调整励磁机转子中心的方式消除发电机同轴磁机转子中心不同心产生的振动。
2.2电磁振动处理措施
在通常情况下，由电磁振动引起的机组振动的原因有很多，可能的因素有转子和定子之间由于空气不均匀以及电磁的磁性相反，或者由于机组的转子中磁极的线圈的短路的情况。并且，随着时间的加长，水轮机和发电机的振动幅度会加大，并因此影响机组的水利发电效率。为了保证水轮机和发电机机组的正常运行，应妥善处理因电磁振动而产生的机组振动现象，给出相应的对策，排除机组运行过程中机组振动现象，确保机组的正常运行，减少这些因素对机组产生的负面影响。
在水轮机和发电机机组进行工作之前，发电站的工作人员应该先检查水轮机机组的电磁振动情况会不会给机组造成较大的影响，在检测过程中利用图像法对机组进行检查，当发现较大的电磁振动后，结合检测结果，发电站工作人员需要及时采取措施进行调整。因为水轮机和发电机机组的结构复杂，因此也加大了处理电磁振动的困难。工作人员在利用图像法检查机组的过程中，需要结合电磁振动的实际情况对机组产生的电磁振动进行分析，绘制出最精准的曲线，并计算出机组在发电过程中的电磁振动幅度的机率，对及时的提出改进机组的方案措施，以防造成机组的损害。
水轮机和发电机在工作过程中都有其额定的电压，当机组在运行时，工作的电压不能超过机组规定的额定电压。目前，我国对水轮发电机机组规定的额定功电压一般在6.3KV-18.0KV范围之间。由于水轮发电机的电压越高，所以其机组的的功率就越大，因此为保障发电站的水轮发电机的正常运作，水利发电站应严格控制机组运作的功率，确保水轮发电机的正常运行。
2.3运行工况为带负荷时出现的振动故障排除
当水轮发电机机组运行工况为带负电荷的情况下，造成了机组振动后，首先应该检查机组的电磁场情况，然后再检查机组的轴承、最后检查转轮叶片和转轮泄水的情况，以此来排除是因为这些情况而对机组产生的振动。如果是在带负荷的工况运作条件下，检查机组振动情况之前，首先应该考虑是导叶剪断销剪断，应及时的更换导叶以此排除振动故障。如果造成振动的原因是由于转轮叶片的破坏甚至掉落而造成。则必须使运行暂停运行进行检修。
2.4水力振动处理措施
引起水力振动的因素有多种情况，但常见的有水力不平衡、尾水管中水流不稳定或者气蚀等原因。但一般情况下，水力机组的振动情况主要是水力的振动。为了更加有效处理水轮发电机的水力振动情况，水电站的工作人员为防止机组在运作过程中，由于水力振动情况而影响机组的正常运行发电，因此工作人员在调速器系统管路上装了导叶分段关闭阀门，以便及时能及时的关闭导叶。由于水轮机内部结构的复杂性，因此发电站工作人员选择在安装导叶分段关闭阀门，有效控制水力振动现象，以此来减轻水力振动的处理困难。为了防止水力振动对水轮发电机机组的影响，当安装导叶分段关闭阀门时，发电站工作人员首先需要确定机组振动的部分，选择最合适的方案并结合厂家提供的资料，然后制定出合适的方案对水力振动进行处理。如果是由于水轮发电机机组内部的原因引起的水力振动，因此，水电站的工作人员可以采用人工控制的方式，改变发电机机组的运行方式，以此来减轻对水轮发电机机组造成的水力振动。
结论
水力发电它属于可再生的资源，发电过程中对环境造成的污染较小，发电的效率很高，能达到90%以上，发电成本较低，并且从发电站输出电的成本低，控制洪水等优点，是目前最具应用前景的发电方式。其中水轮机在水利发电过程中最重要的部分，机组出现振动的问题应高效分析并及时处理。
参考文献：
[1]周劲松.耦合故障下水轮机振动特性分析[J].中国农村水利水电.2018（10）
[2]周涛，刘棣中.水轮机振动原因分析与处理[J].广西水利水电.2019（03）
论文作者:李朋冲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/17
标签：机组论文; 水轮机论文; 转子论文; 水力论文; 水轮发电机论文; 情况论文; 气蚀论文; 《电力设备》2019年第21期论文;