摘要：文章介绍水力发电机组的振动现象及其原因，从机械、电气以及水力三个方面对水轮机振动问题进行分析并提出相应的处理措施，以供参考。
关键词：水力发电机组；振动；原因；应对
1引言
近年来世界各国都是大力开发和利用可再生能源，我国也加大了对水能等清洁型可再生能源的开发力度，水利发电机组的装机容量不断增加，在我国并网发电系统中的比例也越来越大。但是在水利发电机组运行中，影响其正常运行和运行质量的主要问题就是振动问题，而且其他类型的故障也会通过振动故障进行表现，需要从不同原因上对振动问题进行研究，并采取相应的措施进行预防和处理。
2水力发电机组振动问题分析
随着对水力发电技术的不断研究，以及诸多新技术和新设备的不断应用，水力发电技术不断成熟，水利发电机组的功能不断完善，其机组结构也越来越复杂，增加了机组运行与管理的难度。在影响水利发电机组正常运行的故障类型中，振动故障是比较常见且对机组运行影响较大的问题之一，其主要表现在如果其振动频率超出一定的限度，就会导致机组连接部件松动、转动部分与静止部分的摩擦增加、以及造成轴瓦温度增加而被烧毁、滑环电刷磨损程度增加、各零部件的金属与焊缝之间的疲劳破坏区增大、甚至由于裂缝扩大而导致出现断裂、降低发电机组设备性能和效率、造成尾水管壁裂缝甚至微水设施整体破坏等严重问题，所以需要在水利发电机组的运行与维护管理过程中，应加强对其振动故障的预防和处理，确保机组的正常运行。
3水力发电机组振动机械原因分析与处理措施
3.1机械轴线问题
引起水利发电机组振动故障的机械原因中，首要的因素就是机械轴线不对中以及不正等问题，此现象会导致发电机组的振动加剧而降低其运行的稳定性，如果没有及时处理而长时间的剧烈振动就容易导致以上严重问题。此原因主要表现在发电机上端轴与转子中心体不同心、发电机轴与转子中心体不同心、水轮机轴与发电机轴心不对正等，也是引起发电机组振动的主要原因。针对此问题，首先需要在机组安装和调试过程中按照标准和规范进行安装，并且对机械轴线问题进行严格检查，此外还要在机组运行中加强对此问题的检查，一旦发现问题应该立即处理和汇报。
3.2转动部件的问题
水力发电机组中由于转动部件出现问题而导致出现振动故障的现象比较常见，而且其问题主要分为静态和动态两个方面的问题。其中在发电机组经过较长时间的运行之后，在外力以及其他因素的影响下而导致出现零部件松动或位移的问题，这就会导致转子的动态质量不平衡，降低其旋转质量的平衡性。而且在机组的正常运行中，由于其具有较高的转速，也容易出现不平衡力偶的问题，因容易导致振动问题的发生。针对此问题，需要在进行转子部件的安装和调试过程中针对容易出现的磁轭运行时会产生不均匀径向外移的问题而采取必要的措施，而且在安装完成之后采用专业的检测仪器以及平衡重配置软件等进行现场的平衡试验来对其平衡状态进行检测和校正。
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4水力发电机组振动电气原因分析与处理措施
4.1静态气隙的问题
引起水力发电机组振动问题的电气原因之中，由于定子和转子在安装时同心问题没有保证，或者是由于发电机的定子和转子不圆等原因，都会导致定子和转子在运行过程中出现气隙不均匀的问题，而此问题则会对机组运行中的气隙磁场均匀性造成影响，因此会导致在定子上产生相对静止单边磁拉力或者周期性的交变磁拉力，也会在转子上形成周期性的角标磁拉力，以上这些因素就是导致机组出现振动的原因之一。针对此问题就需要在机组安装过程中对其静态气隙进行精确测量和控制，主要是对发电机转子的圆度进行测量，通过在磁极与磁轭之间来增加垫片的方式对静态气隙进行调整，这样还能有效提高机架径向支撑的刚度，对提高动态平衡精度也有显著的效果。
4.2动态气隙的问题
水力发电机组在运行中出现磁极松动而导致引起动态气隙不均匀的问题比较常见，其主要表现在最小气隙空间位置会发生不断变化而引起机组振动。而且对于灯泡贯流式水轮发电机来说，其本身的气隙设计值就较小，而在水轮发电机组的制造、运输、安装和调试等环节中还容易在外力因素下导致出现气隙失圆、偏心不均以及气隙轴向成喇叭状等现象，而以上这些原因就是导致机组出现振动的原因之一。针对此问题，就需要在制造中严格按照设计进行精确加工和制造，而且在运输中加强对水轮发电机的保护，安装之前应对动态气隙进行检测，在安装过程中也应严格按照规范要求进行，在机组运行中应在日常检修与维护管理中加强对以上问题的检查和维修，避免发电机转子磁极在运行中出现松动问题。
5水力发电机组振动水力原因分析与处理措施
5.1水力不平衡
液态水所产生的力量具有较差的稳定性，因此在其变化过程中也会影响水力发电机组的运行并存在平衡性差的特点。在不同的季节、时段以及水流速度下，会对机组产生影响并导致其振动。这就需要对进水流速进行控制，并且在不同季节以及时段中针对其水速变化特点来进行管理方案的设置，降低水力不平衡而导致成的振动。
5.2尾水管涡带
此问题主要出现在水轮机与最优工况偏离较大时出现，通常尾水管涡带工况的范围会在水头下最优流量的0.4~0.8倍之内，而且会表现出管内水压脉动，增大机组运行噪声、摆动与振动幅度，情况严重的甚至会造成水电站厂房共振等问题。这就需要在进行设备安装时，应对混流式转轮选择负倾角翼型模式，以及对上冠与泄水锥形线进行最优化。而对于高水头混流式水轮机来说，则可以采用带副叶的转轮，并且应向涡带运行中进行轴中心自然补气处理。
6结语
引起水利发电机组中的振动问题的原因主要有机械、电气以及水力等方面的原因，本文在分析引起振动故障的原因之后，提出采取有效的措施对振动故障进行检测和处理，并进行有效的预防，提高水力发电厂水轮机组运行的稳定性。
参考文献：
[1] 杨正晖. 水力发电厂水轮机振动异常故障分析和处理[J]. 中国机械, 2016(7):71-72.
[2] 李方. 关于水轮发电机组振动的原因分析与处理对策探讨[J]. 水能经济, 2017(1):20-20.
论文作者:严得珍,段富贵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：机组论文; 水力发电论文; 转子论文; 原因论文; 水力论文; 发电机论文; 水轮机论文; 《电力设备》2018年第27期论文;