水轮发电机振摆偏大原因分析及防范措施研究

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　　【摘 要】水轮发电机组的振动和摆度是新机组的安装、运行及机组维护重要的动态评价指标，对于整个机组的安全性和稳定性有着直接的影响。对此，在实践中必须要对水轮发电机振摆偏大原因进行分析探究。文章对导致水轮发电机振摆偏大的原因进行了梳理，并对轴承缺陷、机组轴线不正、转子质量不平衡、动静摩擦以及支撑系统刚度不足所导致的水轮发电机振摆偏大问题进行了分析，探究了具体的解决方法，为水轮发电机振摆偏大问题提供了有效的防范措施。
　　【关键词】水轮发电机；振摆偏大；原因分析；解决措施；
　　引言
　　水轮发电机组的振动与常规的动力机械的振动方式有一定的差异性，故在对其进行分析的过程中，不仅需要對机器的旋转部件以及固定部件振动进行系统的分析，还需综合发电机的电磁振动等相关因素，探究其振动原因。本文主要对其振摆非电磁因素及防范措施进行了分析研究。
　　一、水轮发电机概述
　　水轮发电机主要由转子部件、定子部件、机架部件、导轴承部件、冷却器部件、推力轴承部件、制动器等相关部件构成。
　　水轮发电机将水轮机作为其原动机，把水能转化电能。水流在流经水轮机时，将水能转为机械能，通过水轮机的转轴带动发电机中的转子，从而将机械能变为电能，再对其进行输出，水轮机是水电站中电能生产的主要设备。当水轮发电机出现振摆偏大现象时，不仅影响系统的整体性能，还降低水轮发电机的运行效率，甚至导致安全隐患问题的出现，对此必须要结合实际情况进行系统的分析。
　　二、水轮发电机振摆偏大原因分析
　　通过对水轮发电机组的实际分析，了解到水轮发电机自身的缺陷。这些问题主要体现在：轴承缺陷问题、机组轴线不正问题、转子质量不平衡问题、动静摩擦问题、支撑系统刚度不足问题，这些问题都会导致水轮发电机出现振摆偏大的现象。解决这个问题，须结合实际情况对造成振摆偏大原因进行深入研究分析。
　　1、水力因素
　　振动的水力因素系指振动中的干扰力来白水轮机水力部分的动水压力。其特征是带有随机性，且当机组处在非设计L况或过渡工况运行时，因水流状况恶化，机组各部件的振动亦明显增大。由于单位体积水流的能量取决于水头，所以机组的振动-！般是随水头的降低而减弱，高水头、低负荷时振动相对而言较为严重。产生振动的水力因素主要有：水力不平衡、吊水管低频水压脉动、卡门涡列、间原射流等。
　　2、空腔汽蚀
　　水流通过水轮机时，其流向随流道改变，在流速增高或脱流部位压力降低到汽化压力时水流中产生汽泡，汽泡进入高压区溃灭时便会出现汽蚀。汽蚀发生时，在汽蚀部位会发生特殊的噪声和撞击声。空腔汽蚀是流道中因游涡带引起脱流、负压而造成的压力交变产生的振动。由空腔汽蚀引起机组的顶盖和推力轴承出现剧烈的垂直振动，它比横向振动的危害更大。
　　3、居水管低频水压脉动
　　4、水轮机在非设计工况下运行时，由于转轮出口处的旋转水流及脱流旋涡和汽蚀等影响，在居水管内常引起水压脉动。尤其是在尾水管内出现大洞带后，润带以近于固定的频率在管内转动，引起水流低频压力脉动。当管内水流一经发生，压力脉动就会激起尾水管壁.转轮、导水机构、压力管道的振动。
　　4、机组轴线不正
　　机组轴线与推力头地平面不垂直，轴线在法兰结合面处曲折、轴线倾斜与曲折时即为机组轴线不正。机组轴线不正会造成偏心距的产生，再加上转子的旋转，偏心力矩选旋转，造成推力轴与支柱螺栓的轴向振动，最终则导致转子振动。机组轴线不正，也会导致水轮发电机振摆偏大的情况
　　三、水轮发电机振摆偏大防范措施
　　通过对水轮发电机机组中存在的振摆偏大问题进行系统分析后可知，在实践中可以通过科学的方式进行防范，具体如下：
　　1、转子质量不平衡
　　通过工程实例中可了解到，在发电机转子质量不平衡等因素下水轮发电机组会产生振动问题，这一点在新机组的安装与调试过程中尤为明显。而导致转子质量不平衡的主要原因是发电机组出现偏心、推力瓦呈现不平的状态、镜板倾斜等问题。这是因为水轮发电机是通过多种零部件构成的，其转子体积相对较大、自重较大，在对其进行加工、组装的过程中无法保障其整体质量均衡。
　　2、对各处的摆度值进行测定，判断是否满足国家标准，对轴线不正问题进行确认及排除，如果发现轴线不正，可根据要求合理调整轴线。
　　对支撑系统自身刚度不足导致的发电机振摆偏大问题进行处理时，主要是通过动平衡方法降低发电机振摆幅度大的问题。现实中机组的上机架中不同方向中的动刚度是有差异的，X轴方向刚度系数较小振动相对较大，在激振力一致的状况之下，要想有效地消除这种振动问题，可采用过动平衡的方式。但是由于此种振动问题在实际中受到机组的实际设计的影响，单纯采用动平衡方法无法从根本上解决振摆偏大等相关质量问题。在实际中应须及时解决设计以及安装等问题，进而提升其整体的质量与效果。
　　3、对于动静摩擦。在工程上主要通过放大下导油盆的实际密封间隙的方式，对整个机组进行二次启动，记录在进行定速的过程中相关导轴承摆度具体的工频幅值以及对应的相位变化情况，相应改变下导油盆的实际密封间隙，可使发电机振摆偏大问题得到一定的改善。
　　四、结束语
　　文章分析了水轮发电机振摆偏大原因并探究了防范措施。轴承缺陷、机组轴线不正、转子质量不平衡、动静摩擦、支撑系统刚度不足的问题都会导致水轮发电机出现振摆偏大的现象。在实际的案例中，应基于事实与理论，综合研究分析问题，提出合理解决方案。
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　　（作者单位：新疆伊犁河流域开发建设管理局伊河电力有限责任公司）
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