摘要：电力行业的发展自改革开放发展至今，已经取得了非常不错的成绩，奠定了我国经济发展的重要基石。水力发电现在已经成为主要发电方式，发电机组运行效率则是影响生产效率的主要因素。水利发电机组功率大，并且结构复杂，在运行时很容易受外界因素影响，其中振动为最常见问题。
关键词：水力发电机组运行；振动产生的原因
引言
国家经济的快速发展，人们生活水平的提高，使得越来越多的人们对于物质生活提出了更高的要求，水力发电机组受到了越来越多人的关注。更加关注发电机组是影响水电生产效率的主要因素之一，其运行对技术性要求十分严格，水力发电企业在日常生产中必须要严格按照规范进行操作，减少各类问题产生的概率。尤其是最为常见的振动问题，应结合以往实践经验，从不同角度进行分析，确定振动问题产生的原因，并基于此来选择优化方案，采取行之有效的处理措施来提高机组运行稳定性与可靠性。
1水力发电机组的振动故障分析
水力发电机组产生振动主要有机械振动、水力振动和电磁振动，不同的振动故障产生的原因也不尽相同。水力发电组产生机械振动的主要原因是转子的质量没有处于一种平衡的状态，同时，机组轴线的位置也不够端正，造成轴承自身的严重缺陷，进而产生一系列的摩擦，发生机械振动故障。产生水力振动的原因是水力不平衡，空气中的水汽腐蚀机械设备，卡门涡流导致。电磁振动故障是定转子的间隙不均匀所致，然而，相应的定转子磁场轴线并没有重合，导致其励磁绕组间出现一系列的短路情况。这样就会直接引起定子与转子之间的间隙磁通量严重不均匀，最终发生电磁振动故障。
2水力发电机组振动产生的主要危害
其危害主要存在以下几个方面。1）发电机组振动过大，使得发电机各连接部件产生松动，这样会使得转动部分与相对静止部分产生相对摩擦，进而可能出现扫膛而损坏机器。2）磨损程度较大、轴剧烈振动，使轴与轴瓦温度升高，容易烧坏轴瓦，发电机转子振动过大，增加滑环电刷磨损程度，造成电刷火花不断增大。3）振动会引起机组零部件金属和焊缝之间疲劳破坏区形成并扩大，其机能减弱。随着裂纹的扩大，产生裂缝，最后造成断裂而报废。4）尾水管中形成的涡流脉动压力会使尾水管壁产生裂缝现象，严重时会导致整体尾水设施遭到破坏。
3水力发电机组的振动故障处理
要想有效处理水力发电机组的振动故障，就要先判断水力发电机组产生振动故障的原因，这需要具备高水平的技术人员来完成，技术人员可以直接从多个方面和角度对水力发电机组振动故障进行试验和分析。由于发电机组中含有多个导轴系，在其运行一段时间后会发现导轴承里存在许多问题，这些问题都是一些细微的、不易被察觉的损害。因此，技术人员要严密检查发电机组中的各个零部件，而且要按时检查，对检查工作不可懒散懈怠。除了对已发生的故障有正确且完整的解决措施之外，相关企业还应该在预防发电机组发生振动故障方面采取一些措施，而且企业技术员工要仔细检查发电机组的装置是否存在安全隐患，同时，对机架做好稳定性检查，严格检查内部的固定性问题，一旦发现存在安全隐患，应该及时采取补救措施。另外，轴承方面也要进行定期的检修。在实际工作中，企业技术人员要采取改变运行条件的方法尽可能避免水力发电机组出现不稳定的情况。除了以上措施之外，企业技术人员应该积极思考更高效的解决故障的方法。
4水力发电机组振动机械原因与处理措施分析
4.1机械轴线因素
机械轴线不正或者对中不良会加剧发电机组振动加剧，降低其运行稳定性，在生产过程中比较常见，需要及时采取措施进行处理。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以及水轮机轴与发电机轴轴心不正等，均会导致机组出现振动问题。要求加强对机组各机组部位的管理，在安装阶段需要严格按照专业规范来进行，确保所有细节均满足要求，提高设备选择与安装效率。
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4.2机组支撑因素
如果发电机组支撑结构静态刚度较低，这样在生产运行过程中很容易受外力影响而出现较大的变形。同样如果其动态刚度较低，在受到力矩或者不平衡力影响时，就会导致机组设备产生较大的振动。就我国水电建设生产现状来看，存在因为机座、负荷机架以及磁轭等部件刚度不足，导致机组固有频率过低而出现运行振动的问题。并且当水轮发电机组支撑结构或者轴系刚度较低时，情况严重的甚至还会出现发电机转子扫膛事故，降低生产安全性。因此在面对此类问题时，必须要保证机组支撑结构具有足够的静、动态刚度，满足机组稳定运行要求，避免为降低投资成本而减小安全裕度。
5水力发电机组振动电气原因与处理措施分析
5.1静态气息因素
对于水力发电机，在安装时如果定、转子不同心，或者发电机定子与转子不圆，在后期运行过程中很容易出现气隙不均匀问题。此类问题发生后会影响气隙磁场均匀性，在定子上产生相对静止单边磁拉力或者周期性交变磁拉力，并在转子上产生周期性交变性磁拉力，进而造成机组振动。想要消除此类因素影响，就需要采取措施来消除在静态气息不均匀问题，即机组安装与运行前需要准确测量发电机转子圆度，并利用垫片设置在磁极与磁轭间进行调整，同时还可以增加上机架径向支撑刚度，以及提高动态平衡精度。
5.2动态气息因素
发电机转子磁极在运行过程中出现松动后，会造成动态气隙不均匀，最小气隙空间位置不断变化，进而引起机组运行振动。并且水轮发电机一般设计气隙较小，制造、运输、安装等会环节中也会造成气隙失圆、偏心不均以及气隙轴向成喇叭状等问题，进而会影响机组运行稳定性[4]。因此需要加强对机组部件设计、制作与安装等环节的管理，确保其可以满足水利发电机组实际生产需求。同时还需要编制合理管理方案，即对机组日常运行进行有效控制，做好检修工作，避免发电机转子磁极在运行过程中出现松动情况。
6水力发电机组振动水力原因与处理措施分析
6.1水力不平衡
在造成发电机组振动的水力因素中，以水利不平衡影响最为明显，主要是因为液态水产生的力量稳定性差，其在不断变化的过程中，对水力发电机组运行产生的影响也就不同，存在平衡性差特点。在不同季节、时段，水的流速不同，其对发电机组产生的影响力不稳定，进而会导致机组转轮产生振动。针对此类问题需要对进水口进行处理，采取措施来控制进水流速。根据不同季节、时段水的流速变化特点，来设置管理方案，最大程度上来降低水力不平衡因素产生的影响。
6.2尾水管涡带
当水轮机与最优工况相差较大时，即便会存在尾水管涡带问题，一般情况下尾水管涡带工况范围较大，从相应水头下最优流量0.4~0.8倍内。尾水管涡会造成管内水压脉动，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。针对此类问题，在安装设备时，如选择混流式转轮应选择负倾角翼型模式，以及最优化上冠与泄水锥形线。高水头混流式水轮机则可以选择用带副叶的转轮，同时应向涡带运行去进行轴中心自然补气处理。
结语
以提高水力发电机组运行稳定性为目的，需要对常见振动问题进行分析，确定问题发生的原因，有的放矢选择解决措施。从技术角度出发，对不同影响原因进行分析研究，加强设备安装与运行管理，争取不断提高水电生产综合效率。
参考文献：
[1]谢辉，王玉亮.关于水力发电机组运行稳定性监测与故障探究［J］.城市建设理论研究，2015（21）.
[2]彭立.水力发电机组故障预测及维护探讨［J］.科技创新与应用，2015（32）：125.
[3]吴哲.水力发电机组轴系振动特性及其对厂房振动的影响[D].昆明：昆明理工大学，2014.
论文作者:高建常
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; 发电机论文; 故障论文; 水力论文; 原因论文; 《电力设备》2018年第27期论文;