福建华电金湖电力有限公司 福建省 三明市 将乐县 353300
摘要：电力在促进社会和经济发展中扮演着非常重要的作用，所以，采取有效措施，保证发电厂内部机电设备正常运行是非常重要的。为了提高机电设备运行的稳定性，必须加强设备的日常管理，详细的分析发电设备运行中遇到的振动现象，采取有针对性措施进行处理。
关键词：水轮发电机组；振动
引言
汽轮机组的运行情况直接影响着与之相关的工艺工序和设备，一旦汽轮机组发生故障，将会造成严重的后果。如何确保水轮发电机组的安全、稳定运行始终都是水电站重点研究的内容所在。而振动作为水轮机发电机组在运行过程中最为常见也最为主要的故障问题，如何采取合理的措施解决故障问题，亦成为进一步提高水轮发电机组运行效率与运行寿命的关键。
1水轮发电机组振动的危害
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而损坏；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水轮发电机组振动故障的成因
通过不完全数据调查分析，我们可以清楚的看到振动故障是水轮发电机组调试期间最为常见，发生频率最高的一类故障问题，可以说该故障的出现会对水轮发电机组的安全、稳定运行造成巨大的影响。要想进一步确保水轮发电机组的安全、稳定运行就必须有效解决振动故障。因此，笔者就引发水轮发电机组调试期间出现振动故障问题的原因展开探讨，以期更好的找到解决对策，优化处理方案。
2.1因机械原因造成的振动故障问题
所谓的机械原因实质上就是指机组转动部分的质量出现不平衡，其具体表现为机组振幅会随着机组转速变化而相应的发生变化。用公式：Y=f（W）表示可知，W与Y成正比关系，W升高Y也会随着增大，反之亦然。此外，因机组轴承间隙较大，主轴过细，主轴刚度较低，水轮发电机组的紧固零部件松动，发电机组中心不对准等问题都会引发振动故障。
2.2因电磁原因造成的振动故障问题
水轮发电机的转动部分受到不平衡磁拉力影响，而发生机组振动故障问题。通常情况下，随着励磁电流的增大水轮发电机组的振动情况也会相应的增大，振动最为明显的位置为上机架。此外，如若没有固定好定子绕组，那么在较高的电气负荷与电磁负荷影响下，定子绕组与水轮机发电机组就会发生振动问题，且伴随着转速的不断加快，振动问题也越发明显。
2.3因水力原因造成的振动故障问题
当水轮发电机的进水流道如蜗壳中有不均匀流场，就会产生漩涡从而进入到转轮机之中，引发水轮发电机组的振动，且振动故障会随着发电机组运行工况的变化相应的发生变换，这种情况常见于高比速轴流式水轮发电机组。可以用公式：f=nZ2/60表示，公式中：Z2为转轮叶片数目；n为水轮发电机组转速。此外，因导叶不均匀而产生的水轮发电机组振动问题多发生在低比速水轮发电机组中，尤其是因为水轮机转轮与导叶所处位置较近，所以，导叶中的不均匀水速也会对转轮产生较大的影响。
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3导致的剧烈振动的解决对策
3.1对于水力因素引起的强烈振动采取下列措施处理
（1）气浊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；
（2）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；
（3）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。实践证明：适当增加外止漏环间隙，可明显减弱转轮偏心运动对背压止漏环间隙压力的影响，进而减少振动。比如：李家峡水电站一号和四号水轮机组，由于止漏环开焊导致水力的振动剧烈，在更换后，其振动的幅度明显下降了。
3.2剧烈振动的解决对策
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。例如，李家峡水电站一号发电机组由于动平衡不合格，转子摆动过大的缺陷，采用转子配重的对策，取得了良好的效果。
3.3电磁因素导致的振动处理对策
对于电磁因素造成的剧烈振动，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。
4现场动平衡处理
当机组的定速为3000r/min，在带负荷的运营过程中，发电机两端的轴瓦轴振处于分量相同状态，检查转子的同轴度，使用的方式是打表测量，测量的部位是汽轮机的两个支撑轴承、汽轮机的半联轴。检查汽缸的同心度，检查汽封洼窝中心，通过测量判断偏移程度，进而找到转子出现偏移的影响因素。产生的热弯曲不平衡发生在转子的中部或者是两端，那么不平衡的级别为1阶或者是3阶。例如在实际的运营情况中发现，当发电机转子处于1阶或2阶不平衡时，其临界转速值将会低于3000r/min，当转子的热不平衡发生在中部或者是两端，那么就会与之产生同方向的振动增量。某机组在运营的过程中曾经停止运营一段时间，在冷态情况下，发电机转子两端的轴瓦轴振幅值低于100μm，在这种状态下，发电机处于很好的平衡状态，进一步证明发电机的振动是由于可逆的热弯曲造成的，这种热弯曲会在机组压力减小的情况下逐渐消失。在实际的操作中发现，当机组的汽法对轮质量加重0.72KG，那么机组的运行会减小振动，最大的幅值是63μm。与此同时在机组带负荷的运营过程中，机组的矢量变化值较大，所以可以说明在动平衡的前后，转子的振动增量减小值幅度相同，而且变化方向相同。
5停机检修，冲洗堵塞根管
由实验数据表明，机组在动平衡前后、空载负荷情况下，各发电机轴振的变化量保持一致。这一现象表明在动平衡前后，发电机的转子上仍然存在热不平衡现象，而且这时存在的热不平衡幅值较稳定，根据这一特点推断出不平衡发生的部位。为了避免该现象，要进行停机检修，在检修时首先测量发电机各个出水孔的水流量，通过流量判断各个出水孔是否存在堵塞状况，将堵塞的出水口标记清楚，然后进行统一的清洗，其中堵塞严重的要使用大流量进行较大力度的冲洗，也可以使用高压氮气对根管进行清洁，经过反复的冲洗，可以很大程度的解决冷却水流管流量不均匀的情况。在实际的运营中根据机型的不同，流量应达到不同标准，具体的数值还需要参照《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》的规定，基本是要实现最小流量出水管的流量值达到所有出水管平均水流量的85%，个别情况需要达到90%。
结束语
在电站机组现有设计背景下，无法对机组各部件的相关数据进行直接而全面的的监测，仅通过振动异常现象反推故障原因具有一定难度，不同的原因可能导致相同的故障表象。
参考文献
［1］张礼达，等.水轮机振动的故障的模糊诊断研究[J].四川水力发电，2009.
［2］梁召.水轮发电机组受油器振动异常分析与处理[J].广西水利水电,2017(06):66-69.
［3］余和平.水轮发电机组调试与试运行阶段常见问题探究[J].安装，2015(12).
［4］伍威.水轮发电机组调试期间振动故障处理分析[J].科技展望，2016(01).
论文作者:陈章煜
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/2
标签：机组论文; 水轮论文; 故障论文; 转子论文; 发电机论文; 不平衡论文; 动平衡论文; 《防护工程》2019年11期论文;