摘要：最近几年，在我国社会的不断进步和快速发展进程中，我国的水电建设取得了很大的进步，而因我国对大中型水轮发电机组不断进行投资和生产，使得水轮发动机的数量有所增加，而质量却在不断下降，水轮发动机振动的主要原因就是其设计和安装阶段出现了问题，假若不加以解决，不仅会影响水轮发动机的使用寿命，严重时还会导致出现安全问题。本文将从几个方面来深入分析水轮机发电机振动问题的危害、原因以及相关的处理措施。
关键词：水轮机；发电机；振动问题；处理措施
引言：目前，随着我国水电工程的快速发展，给我国能源结构调整奠定了很好的基础，同时也给我国水电企业的设备维护和养护工作提出了更高的要求。在当前水电站的运行维护期间，水轮机组异常振动是比较常见的异常现象。怎样快速的判断振动源并进行相应的措施是有效确保机组运行安全的关键所在，同时也是现阶段水电站设备维护和运行安全的重要工作。在水电站的实际运行中可以了解到，水轮机组的振动对水电站机组以及厂房的安全等都有十分重要的影响。在水轮机组转速和大容量方向发展的今天，水轮机组的振动影响更加明显，加大力度研究相关问题已成为水利水电发展的关键。发电机组的振动问题是影响机组工作性能的重要指标，异常振动如若发生，不仅会产生噪音，严重时还会导致安全事故的发生，给电厂造成巨大损失。
一、机组振动问题的危害
因水轮机发电机组所存在的各种隐患通常是各界人士所普遍关注的主要内容。假如水轮机发电机组存在的振动频率较大或者摆服过大，那么就会在很大程度上给机组的安全性带来许多不利影响，此时就需要相关人员查找到振动产生的原因，才能够找出适合的处理措施。对水轮机发电机组振动问题的危害主要表现在以下几个方面：第一，机组的振动会导致所连接机组各部分的零件松动，静止的部件和运行转动的部件会产生一定摩擦，在这种摩擦的作用下就很容易使各部件受到损坏。第二，机组在振动过程中很容易造成零部件金属的磨损和焊缝连接区域的破坏，从而使裂缝逐渐扩大，甚至断开，这样就会给机组的使用寿命带来影响。
第三，在机组高速转动时，相应的连接部分发生剧烈的摩擦，严重时会烧毁轴承。第四，机组振动剧烈时会影响到调速系统的油管路部分，使接头部分的部件松动脱落，对机组的正常运行产生阻碍。第五，共振的发生，当尾水管低频压力脉动的频率域机组自身的振动频率接近时就会发生共振现象，轻则使尾水管壁产生裂缝，重则引起机组的大幅度振动，危害整个水电站及周围建筑物。由此可以看出水轮机发电机组的振动危害将直接带来经济上的损失，进而产生一系列的影响。所以，认识这些问题的危害并加以解决是其面临的主要问题。
二、水轮机发电机振动的原因
各种干扰力对水轮机的作用是使水轮机产生振动的主要原因。水轮机的振动可分为水力振动、机械振动和电磁振动。在机组运转的状态下，流体一机械一电磁三部分是相互影响的。
1.机械振动
机械振动是一种十分常见的振动，机械振动主要是由机械的各个部分的各种力以及相互的摩擦所产生的。然而，导致机械振动产生的因素是设备安装不当造成的，有以下原因：第一，导轴承存在缺陷。主要是导轴承出现了松动的情况，或者是其强度不够导致的。并且，导轴承有很大的缝隙，而且缝隙之间没有良好的润滑的作用，因此，在运转的过程中也并不稳定，由于这些原因的存在造成了导轴承在运行中会发生一些摩擦以及很大的晃动情况，从而使机身发生振动。第二，机组的轴线不正。机组轴线的不正就会导致转轮的中心与旋转中心有很大的偏移，这样的偏移足够产生很大的离心惯性力，并且在各种压力的影响和作用下，使得推力轴承的地方产生了大幅度的摆动，也就使机身产生了振动。第三，转子的质量出现问题。转子的中心一直都发挥着重要的作用，如果转子的质量不均衡，会导致转子中心不稳定，会在轴上形成偏向，从而使得机身产生剧烈的振动。
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2.水力振动
水力振动的产生主要是由于部分干扰力所造成的，然而，干扰力的最主要来源是水轮机中产生的水力。水力振动方面的因素有很多：尾水管出现了脱流、气蚀以及不稳定的情况、水力不平衡的情况以及转轮部分流道被一些杂物堵塞等等。水力不平衡，一般来说，在尾水管的中心部分会产生旋转流水，导致尾水管的出口水会由于低压的出现导致了空腔的形成，也就是水的流动产生了振动，最终使水轮机发生了剧烈的振动。
3.电磁振动
虽然说电磁振动也是常见的振动之一，但是电磁振动比较容易被忽视。这部分的干扰力主要是由发电机在电磁这一部分所产生的电磁力而导致的电磁振动，对于电磁振动一般是转子的安装尺寸与电磁磁极的大小以及方向有不符合的地方，或者定子的铁芯没有压紧，或者发电机固定转子之间有空气的间隙不均匀等等原因产生的。
三、水轮机发电机组振动问题的处理措施
1.电磁振动
一般来说发电机气隙不均匀的情况下，一开始产生的振动小，但是，之后的振动确是影响越来越大，但是很多形况下，工作人员意识不到这是电磁振动，然而，他们就一直在机械振动和水力振动的方面寻找原因，可能导致半个月都无法查明真正的振动原因，因此，针对电磁振动这一方面的因素，可以利用图像的方法对此进行检测，既简单又明了，工作人员可以对水轮机发电机进行开机实验，从而对电磁振动的可能性进行有效的排除，同时在不同情况下都做出相应的试验，并且绘制出在不同运转过程中的综合特性曲线，同时借助数字化技术，把绘制好的曲线输入到调速器中，再重新进行开机试验。一般来说，现场的图像与此综合特性曲线进行分析，就能分析这台机器是否发生电磁振动。
2.机械振动
转子质量的不平衡这一问题是经常会发生的，可以通过检查转子的平衡力来解决，在检查的时候可以通过机组的运转来实现。可以试验配重，并让转子的中心和轴线能够保证相对稳定的重合。轴线与转子中心一般来说是会存在很小的偏差，如果该偏差是处于标准允许范围之内的话，就算合格。
3.水力振动
对于解决水力振动，工作人员可以在导叶的关闭油路中进行分段关闭阀的安装，这样可以阻止导叶立即关闭的情况，让导叶关闭的速度能够有效地延缓下来，来解决脱流情况的出现，虽然，此方法比较难，但是很有效果。还要及时的清除杂物，同时也要处理好拦污栅。必要的时候还需要根据厂家的资料知道其在运行中水轮机的气蚀的振动区，由于水轮机发电机振动最主要的原因是机组的协联曲线没做好，因此，要解决机组振动的问题，工作人员还可以用手动的运行方式来替换机组的运行，来减少水轮机发电机发生振动。
4.其他振动
空化诱发振动是水轮机空化的情况下，转轮通过表面时的空蚀会产生一定的振动和噪音，尤其是机组超负荷运行时表现的尤为明显。所以要经常对其进行补气，转轮叶型也要经常进行维护。有时这种空化现象在导水叶上也会发生，因此对导水叶也要隔段时间进行修理。
结语：综上所述，除了以上我们所分析的故障原因外，水轮机振动产生的因素还有许多。在实际故障诊断和排除期间，需要维修人员根据已有的经验和对机组各部件工况以及部件更换时间进行相应的排除，以此来避免振动故障发生，而给机组安全带来隐患，从而使水轮机能够在安全稳定的状态下运行。
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[3]张晓龙.常见水轮机异常振动特点分析及其故障排除[J].水电信息科技，2010，4.
论文作者:归梦鸽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/16
标签：机组论文; 水轮机论文; 电磁论文; 转子论文; 水轮论文; 水力论文; 发电机论文; 《电力设备》2018年第14期论文;