摘要：水利水电工程对促进社会经济发展具有十分重要的作用。因此，采取有效措施保证水利水电工程内部机电设备的正常运行是十分重要的。为了提高水利工程和液压设备的运行稳定性，有必要加强水轮发电机组的日常管理，对水轮发电机组运行中常见的振动问题进行详细调查。
关键词：水轮发电机组；振动；处理
1 水轮发电机组振动原理
在机组运行的条件下，水能的作用可以直接刺激水轮发电机组的振动，并间接维持机组的振动。流体、机械和电磁相互作用。由于气隙的不对称状态,由于发电机定子和转子之间的不平衡磁拉力,当流体搅动旋转单元的一部分,它将转动部分的振动引起的单位是,发电机的磁场和流场的涡轮机也受到旋转部分的运动状态的影响。
2 水轮发电机组振动的危害
旋转机械的振动是难以避免的。如果能将振幅控制在允许范围内，就能保证机组安全正常运行。但如果振动过大，必然会对机组的安全运行造成危害。:机组连接部件松动，所有固定部件与旋转部件之间的摩擦甚至被扫帚损坏;零件和焊缝疲劳，产生裂纹甚至断裂;牵伸管的低压压力脉动会使管壁产生裂纹。当发电机或电力系统的固有频率与其频率相一致时，就会发生共振，引起机组剧烈振动，使发电机组脱离电力系统，甚至损坏厂房和水工建筑物。
3 水轮发电机组振动问题区域
3.1 扭转振动问题
扭转振动问题包括:电气故障引起的扭转振动;二次同步谐振SSR引起的扭转振动;由于流体结构的相互作用，最终LPT叶片产生振动;2X发电机定子绕组端部振动;2倍定子铁芯轴向振动;2倍定子冷却管振动。除了不平衡的经典1 x轴系横向振动,通常发生在电厂,以下其他横向振动观测:循环或螺旋振动、横向振动的发电机由于摩擦,侧由于海水温度的变化振动,冷凝器真空和负载,不稳定的横向振动和横向振动的转动惯量由于不平等。
3.2 横向振动问题
横向振动问题包括:轴系由于不平衡引起的横向振动;循环或螺旋的横向振动;发电机因摩擦引起的横向振动;惯性矩不相等引起的横向振动;不稳定的横向振动。
4 水轮发电机组振动问题分析
分析水轮发电机组振动问题的基础是测量轴承的绝对振动速度(mm/s)和轴承或轴端附近的相对轴向振动(um)(位移)。测量通常在两个方向进行(水平和垂直或其他方向，例如45°)。对轴承的测量有时也沿轴向进行。
传感器信号在时域内是可用的。通过信号处理，可以确定不同的功能在时域或频域:振动信号的时间历程;所述振动轨迹，例如所述轴线柱的位置;振动的振幅和相位为短或长时间;用于分析频谱的频率含量，如1X, 2X, 1/2X，高次谐波和宽带。
典型的频域横向振动图包括:幅值与相位相关的速度相关的升降曲线(功率= 0);可以添加2X及更高的组件;运行在振幅和相位和运行极坐标下降图。极坐标图也可用于全速和满载正常运行，以评估运行期间的变化。
除了在频域内的表示，振幅和相位也表示时间，无论是短或长。例如:振幅和短期表示的相位和时间(如1周或1个月);轴承静轴位置短期介绍(如1周或1个月);振幅(和相位)和时间的长期表示(例如，1年);多年来振动值的比较(特别是修订版中的振动值)。
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5 水轮发电机组振动处理实例
5.1 工程概况
某电厂2号机组为超超临界1000kw水轮发电机组，汽轮机型号SF8-16/3300，额定功率8000 kW，磁极16，定子铁芯外径3300 mm。这台机器是自行冷却试验的。在运行初期，发现发电机存在振动问题。通过对振动特性和振动产生原因的详细研究，提出了一种动态热平衡方案。
5.2 振动原因分析
通过对2#机组振动特性的研究和分析，发现6~8轴振动具有较大的热变量，主要成分为基础成分。此外，在发电机接地故障发生前，8号轴振动良好，可以看出励磁端小轴本身处于平衡状态。结果表明，发电机转子本身的热弯曲或在大负荷工况下励磁与车轮的连接不良是造成6 ~ 8轴振动变量较大的主要原因。(1)过流装置水力稳定性差。当水进入转轮时，一旦出现不对称问题，横向力稳定性会恶化，装置会产生喘振。在低负荷或零负荷运行时，机组会出现高强度振动问题。(2)尾流管产生涡带。涡流区是一种较为复杂、稳定性较差的流体形态。尾流管内的涡区一般为螺旋形，涡核一般沿一定方向运行，导致尾流管内流体大量出现。低压脉冲的脉冲速率为Fw = n(/3-6)。当设备开启40% - 70%时，脉冲压力达到最大值，导致设备故障。如果涡流带脉冲率与发电机部件的振动速度发生共振，则机组装置会产生振动问题，发电量也会下降;如果脉冲频率与刚性管道的流体振动频率或压力管道有自己的振动环，相似的频率会导致刚性管道内流体振动较大。(3)卡门涡。如果流体在轮毂片的进口侧输出，在输出端一般会出现涡排。如果车轮的前后两侧被打断，车轮将受到很大的流体冲击。如果碰撞速度非常接近车轮本身的振动速度，就会发生共振。一般情况下，只有当扬程和开度在一定范围内，叶片边缘出现裂纹时，才会出现振动问题。在这个过程中，可能会出现很大的声音。(4)尾管正确放置在较低位置。一般情况下，螺旋桨式液体输送机的尾管安装位置相对较低。因此，流体输出端口可能具有不稳定的流体。如果在转弯前稳定性仍然很低，就会产生流体和弯道。管道入口之间的距离不断减小。此外，稳定性差的流体在转向过程中可能受到周期性力的作用，导致单元部件发生振荡。
5.3 处理措施
（1）将整个水轮发电机组拆开，并且将机组转轮、底环以及顶盖等零部件送至生产厂家进行维修。加大机组顶盖和底环之间间隙，从而有效减少底环通过导叶和顶盖发生碰撞的可能性，这样能够有效降低振动问题发生几率。（2）将机组主轴联接螺检的材料修改为35CrMo，并且将螺检拉伸值更改为0.32mm。（3）通过运用打磨机，对机组下环和座环进行打磨，同时调整其水平度，并且将其控制在一定范围内。（4）对机组进行盘车，在镜板与推力瓦之间合理运用绝缘板，在对主轴与绝缘板进行填补时，可以采用铲削的方式，取消紫铜垫。（5）适当增加水轮机顶部的排水管数量，增加至4个，通过排水廊道排出积水，加大对于阀门的控制力度。（6）在安装加工完成的底环和顶盖时，必须严格依据相关规定进行操作，确保符合安装规范。（7）严格依据水轮发电机组说明书以及相关规定进行回装，确保机组重新启动后能够达到正常运行状态。通过采用上述措施，该水轮发电机组能够达到正常运行状态，并且没有发生振动问题。
综上所述，为了有效降低水电站水轮发电机机组振动现象，工作人员需要加强对各部件进行定期检修，保障其正常运行。经过对上文分析可得，水轮发电机组的振动问题是其应用过程中最为常见的一个问题。振动不仅会影响机组运行的质量，还会对设备造成损坏，因此必须采取有效措施进行预防和解决。
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论文作者:程议虎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：机组论文; 水轮论文; 流体论文; 横向论文; 发电机论文; 定子论文; 振幅论文; 《基层建设》2019年第15期论文;