摘要：水轮发电机组振动是水电站常常出现的普遍现象，主要存在设计、安装、运行等方面的原因，在水轮发电机组运行的过程中会出现不同程度的振动，如果振动的幅度超过规定标准的时候，就会影响水轮发电机组的正常运行。引起机械振动的主要因素有转子质量不平衡、轴线不正、导轴承缺陷、水力振动等，本文主要分析了水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法。
关键词：水轮发电机组；振动；原因；方法
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。近年来，我国高水头、大容量水轮发电机组不断增多，机组振动问题日益突出，对水电站机电装备的安全运行、使用寿命以及电网的稳定运行构成严重威胁。与一般动力机械相比，水轮发电机组工作状况复杂，振源较多，引起故障的原因更为复杂，对其振动的测试、分析、故障诊断也异常复杂。所以研究水轮发电机组振动的振源、危害、测试方法、状态监测与故障诊断方法、减振措施等问题具有非常重要的理论意义、工程意义和经济意义。
1引起机械振动的主要因素及危害
在水轮发电机组运行中会出现机械振动，机械振动是由机组机械的摩擦力等其他力的干扰而引起的振动，主要由机组轴线不正、转子质量不平衡、导轴承缺陷等因素引起的机械振动。
1.1转子质量不平衡
转子质量不平衡会导致转子轴心和重心产生偏心距，当主轴旋转的时候，转子质量会偏离重心，主轴会弯曲变形，主轴的变形量和振动的幅度有很大的关联且成正比例关系，在制造之前要对转子进行动平衡等试验，这样可以保证转子重量平衡，也可以消除振动的问题。
1.2轴线不正
轴线不正会出现振动时的弓形旋转、增大离心惯性力两个问题，其中弓形旋转主要是指转轮几何中心和转子偏离旋转中心，会让振动的方向向着纵向或者横向的方向发展，这对导轴承和推力轴承有很大的影响作用，这两个因素都会使振动的幅度增大，在水轮发电机组运行的时候会出现导轴承的间隙特别大、使用寿命比较长等情况。另一种情况是推力轴承处会发生摆正等现象，为了防止这些情况对水轮发电机组运行时产生的影响，在安装时我们一定要对轴线进行检查并调整各轴承之间的间隙。
1.3导轴承缺陷
在运行的过程中导轴承出现不平稳等不良状况时，会让弓状出现横向振动，使导轴承出现摩擦等症状，会使导轴承间隙过大、转轴振动过大，所以我们必须调整导轴的间隙，这样才会让支座的振动和转轴之间能够在规定的范围内振动。
1.4水力振动
受到水轮机水力压力的影响而造成的水力振动，主要是由涡力、水力不平衡等因素造成的：
1.4.1水力不平衡。水轮的振动是因为水流失去平衡而造成的，这主要是因为过流通道两边不对称，比如：涡壳的形状没有达到所规定的标准，那么导叶就不会均匀扩张，会导致轮船两边的压力不匀、在流道中有不明物质等问题。
1.4.2尾水管中水力不稳定、不平衡。由于尾水管中的水压周期性不稳定导致尾水管的水力不稳定，压力脉动会使机组振动，同时会对尾水管造成威胁，如果圆周分量的旋流的分量达到一定的值时，会使尾水管发生周期性的变化、会引起管壁的振动、会影响水轮机组的正常运行。
1.4.3涡列。当水流直接从流口流出时，会在流口周围发生涡列，让对叶相互攻击，在水头和开度时会发生涡列的振动，会使轮周围产生裂纹，所以在水力方面都会存在一个振动区，为了让机组正常运行，我们一定要及时找出方法去解决它。
1.4.4电磁振动。电磁振动是发电机在运行时由于电磁力的干扰而引起的电磁振动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要由于发电机的短路和发电机不对称的运行引起的情况：（1）发电机三相不对称运行会引起三相的电流不平衡，会产生一个正序和负序的旋转磁场，负序的旋转磁场在转子附近运行时，会根据间隙的大小和磁阻的大小会让转子和定子之间产生不同的作用力，会使力矩之间以两倍的频率去振动，最后使转子和定子之间振动；（2）发电机短路。发电机在工作时出现短路的状况会使转子受到定于绕组端部与铁芯之间的作用力，并给发电机部件带来危害。
2水轮发电机组振动过大问题的处理方法
2.1转子磁极圆度的检查与处理方案
在水电站检查工作中，应加强对转子磁极键的松动情况，上、下空气间隙偏差大小进行检查与分析。若转子圆度存在缺陷，就会导致磁力不平衡现象，这是造成水轮发电机组振动过大的一项重要原因。针对转子磁极圆度问题，首先需要对转子磁极进行处理，将水轮发电机组的磁极吊出，然后对这些磁极的鸽尾和鸽尾槽进行修模，确保磁极的水平度和间隙均匀，同时还需清理磁极上面的碎屑，最后重新安装上去。其次，对磁极键进行处理。根据转子磁极键的具体情况，在转子圆度反复测试合格后，把长出的磁极键割掉，并在上部安装一个挡块。与此同时，还需要将磁极键固定，以免磁极键出现歪斜或者上窜等现象。最后，在转子磁极修复处理完成后，对转子圆度进行复核检测，确保检测的数据符合相应标准。
2.2导轴承的检查与处理方案
从整个水轮发电机组构成分析，水轮机主要由活动导叶和固定导叶构成，且在生产过程中，还会采用其他先进技术以及独特的泵结构的密封技术。在水轮发电机故障检测中，发现水轮发电机组的振动过大，通常情况下是水轮发电机在设计、机械制造以及安装和维护方面存在问题，那么就很容易使水轮发电机组产生振动过大。水电厂的技术人员在对机组的检测过程中发现，导致机组振动过大的主要原因是，水轮发电机组在长期低负荷工况下运行，使得导轴承之间的间隙发生了改变，主轴的摆动幅度增大，这就造成水轮发电机组在运行时，振动幅度慢慢增加，进而影响水轮发电机组的安全稳定运行。针对上述问题，水电厂技术维修人员可以先用千斤顶合缝座环、底环和抗磨板，然后通过电焊对座环、底环和抗磨板实现无缝结合的焊接，确保底环与抗磨板的固定。与此同时，维修人员还需要将发电机底部的螺栓进行紧固和搭焊，固定发电机底部螺栓的位置。此外，还要拆除水导轴承，并对主轴和油盆进行密封，进而对整个设备进行相应的调整和修改，并依据水轮发电机组的实际状况进行相应的调轴工作。
2.3空腔汽蚀产生振动故障的处理
在水轮发电机组振动过大的原因检测中，初步判定是由于机组在低负荷工况下长时间运行导致的振动。可以利用负荷试验方法，使水轮发电机组分别采用不同的负荷，若机组振动随着负荷的增大而增大，且水轮机导轴承处的变化幅度大于上导轴承时，就说明是水力不平衡所引起的机组振动。如果机组仅仅是在某一负荷区域运行中振动过大，则说明其空腔汽蚀致使水轮发电机组振动过大。在水电站水轮发电机组振动过大的检测中发现，机组在低负荷工况下产生的振动幅度相对较大，若避开这一负荷区域，机组的振动幅度就明显减小，说明水电站的水轮发电机组振动过大主要是由于机组在低负荷工况下运行，这就需要根据机组的振动情况进行适当的调整。
3结论
引起水轮发电机组振动因素很多，分析几种典型振动特征，来判别水轮发电机组振动原因及其部位。分析水轮发电机组振动原因时，需通过一些针对性测试试验获取测试数据，根据测试数据，逐项分析各种不同因素，确定机组振源，为处理机组振动提供可靠技术支持。
参考文献：
[1]水电站监控系统结构及设备选型分析[J].吴裕金.机电信息.2015(15).
[2]水轮发电机组维护管理技术要点[J].李勋新.通讯世界.2017(03).
[3]水轮发电机组过速保护装置分析[J].瞿辉,王建飞.中国高新技术企业.2017(04).
[4]水轮发电机组的检修特点及检修周期[J].崔晓丞.电子测试.2016(05).
[5]高转速水轮发电机组轴系临界转速计算[J].王小鹏.科技与企业.2016(10).
论文作者:茶开清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：机组论文; 水轮论文; 转子论文; 磁极论文; 过大论文; 轴承论文; 水力论文; 《电力设备》2018年第15期论文;