水輪機發(fā)電機組振動的影響因素與處理方案

黃商

摘 要：影響水輪機發(fā)電機組振動的因素有很多，文章對電磁閥因素、機械因素以及水利因素三項主要因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，依照水輪機發(fā)電機組振動的影響因素探討出合理的解決方案，希望對未來水電廠在利用水輪機發(fā)電時導(dǎo)致發(fā)電機組振動影響因素的分析及采取相應(yīng)的處理方案提供有效的借鑒。

關(guān)鍵詞：水輪機；發(fā)電機組；振動；影響因素；處理方案

中圖分類號：TV734.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0127-02

Abstract： There are many factors affecting the vibration of hydraulic turbine generator set. This paper analyzes in detail three main factors： solenoid valve factor， mechanical factor and water conservancy factor. According to the influence factors of turbine generator set vibration， this paper discusses the reasonable solution， and hopes to provide an effective reference for the analysis of the influence factors of generator set vibration caused by the use of turbine power generation in the future hydropower plant and the corresponding treatment scheme.

Keywords： turbine； generator set； vibration； influencing factors； treatment scheme

近些年以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的水利發(fā)電事業(yè)也獲得了非常顯著的進(jìn)步和發(fā)展，各種類型的大型、中型以及小型的水輪發(fā)電機組相機建設(shè)成功并且很快的投入使用[1]。在水輪機發(fā)電機組的運行過程中還是經(jīng)常性地出現(xiàn)相應(yīng)的振動問題，這對水輪機機組安全、穩(wěn)定、可靠的運行造成一定的不良影響，下面我們著重分析一下水輪機發(fā)電機組振動的影響因素與相應(yīng)的處理方案。

1 水輪機發(fā)電機組振動的影響因素

1.1 電磁因素

若是當(dāng)不確定的磁極發(fā)生了短路的情況之后，會使得磁動勢逐漸減小，與之相對稱的磁極磁動勢卻不會因此出現(xiàn)任何的變化，之后便能誕生出一個和轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出同向轉(zhuǎn)動的不平衡磁拉力，由此就導(dǎo)致了機組出現(xiàn)振動的情況。定子鐵芯的組合縫如果出現(xiàn)了松動的問題，或者是鐵芯本身發(fā)生了松動的情況，將會導(dǎo)致機組出現(xiàn)振動現(xiàn)象。若是定子繞組的固定不科學(xué)，當(dāng)電氣負(fù)荷比較高的時候，也會讓機組出現(xiàn)振動問題。

1.2 機械因素

相較于一般的臥軸旋轉(zhuǎn)機械來說，中大型水輪發(fā)電機組基本上是立軸，如某水電站的機組，就屬于立軸滾流式。面對這樣的情況，各個部位的導(dǎo)軸承往往不會承載著靜載荷，軸頸也不會出現(xiàn)靜偏心。機械因素所導(dǎo)致的機組振動一般表現(xiàn)于不同的方面[2]。

（1）如果發(fā)電機組在空載低轉(zhuǎn)速的情況之下發(fā)生了相對顯著的振動情況，則可以分析出引起這類問題的原因是機組緊固的零部件出現(xiàn)了松動的問題，再就是軸線發(fā)生了曲折的情況、中心尚未對準(zhǔn)等。

（2）如果發(fā)電機的振幅及機組轉(zhuǎn)速的二次方呈現(xiàn)出較為明顯的正比關(guān)系，水平振動的幅度比較大，則可以判定為導(dǎo)致機組振動的原因是機組轉(zhuǎn)動部分出現(xiàn)了質(zhì)量不平衡的情況。

（3）如果發(fā)電機組振動相對強烈，同時還出現(xiàn)了撞擊的聲音，應(yīng)該考慮引起機組振動的原因是相關(guān)轉(zhuǎn)動部件和固定部件處于相互碰撞的狀態(tài)之下。

（4）如果發(fā)電機組振幅伴隨著機組負(fù)荷發(fā)生的變化呈現(xiàn)出顯著的變化，則應(yīng)該考慮的原因是主軸較細(xì)或者是軸本身的剛度不符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 水力因素

（1）汽蝕

汽蝕被列入水力因素的范疇之中，通常可以劃分出三種主要的類型，也就是間隙、空腔、翼形。其一會讓轉(zhuǎn)輪室發(fā)生破壞，葉片的周邊和轉(zhuǎn)輪體的局部等部位受到負(fù)面的影響[3]。其二常見于水輪機座環(huán)內(nèi)側(cè)，同時也可見于尾水管的上半段。其三則是常見于葉片的背面和輪翼的周邊。在汽蝕的影響之下，水輪機的表面會遭到破壞，同時還能引發(fā)比較劇烈的振動，也會產(chǎn)生較大的噪音。在機組部分負(fù)荷時，機組振動相對明顯，這種情況也會出現(xiàn)噪聲問題，振動的頻率一般是在300-500赫茲，被列入高頻振動的范疇。

（2）尾水管渦帶

尾水管渦帶是水輪發(fā)電機組在實際振動的時候相對常見的振動源，除去引起機組振動的情況外，還會導(dǎo)致壓力脈動等相對嚴(yán)重的問題。一般來說，渦帶在擺動的過程中，不但會讓水輪機發(fā)生振動問題，還會導(dǎo)致引水系統(tǒng)及廠房共振等問題出現(xiàn)，嚴(yán)重的誘發(fā)電網(wǎng)功率擺動問題。

2 水輪機發(fā)電機組振動的處理方案

2.1 采取相對合理的振動測試方案

在水電站中的水輪機發(fā)電機組往往會出現(xiàn)振動情況，這是不可避免的問題，應(yīng)該重視其合理性，采取適宜的測試方案，保證將影響降至最低[4]。

（1）儀表測試法

此類方式相對簡便且靈活，涉及到的儀器包括測振儀和百分及千分表等。測振儀可以及時的將機械振動時間歷程測試出來，在分析及對比的過程中，獲取到更為精確地機組振動頻率及波形等相對應(yīng)的指標(biāo)。百分及千分表等也可以及時的將機組振動的振幅測出來，這樣便能保證相關(guān)工作的開展更加順利。

（2）振動監(jiān)測系統(tǒng)

這種系統(tǒng)通常涵蓋著傳感器、信號變換及處理等不同的裝置。在借助于專業(yè)傳感器及信號變換裝置的基礎(chǔ)上，把實際獲取的振動量合理的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，再適當(dāng)?shù)慕柚诜糯笃鲗⑾嚓P(guān)的信息放大，通過示波器將其合理的記錄下來，經(jīng)過分析儀器的分析加以處理。該系統(tǒng)體現(xiàn)出較高的靈敏度和較廣的頻率范圍，能夠及時的完成自動控制及遙測等工作。應(yīng)該格外關(guān)注的是此系統(tǒng)的使用可以對機組振動進(jìn)行測量，但是應(yīng)該采取針對性的屏蔽措施，避免受到外界的干擾，對測量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生不利的影響。

2.2 準(zhǔn)確分析電磁因素產(chǎn)生的振動原因

依照轉(zhuǎn)子磁極鍵的基本情況，在反復(fù)測量定轉(zhuǎn)子圓度符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，把長出的部分及時的去除，在上部及時加裝擋板。當(dāng)對磁極鍵固定之后，避免出現(xiàn)偏斜的問題。若是磁極已經(jīng)修復(fù)成功，需要及時的對轉(zhuǎn)子圓度加以復(fù)測，保證檢測的結(jié)果及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相關(guān)的要求[5]。在對定子鐵芯進(jìn)行定期檢查的時候，如果發(fā)現(xiàn)了松動的情況，應(yīng)該及時的采取措施處理，同時強化基本的監(jiān)控與監(jiān)管。

2.3 合理判斷機械因素導(dǎo)致的振動問題

重視精密度的提升和同心度的提升，這是降低機械因素導(dǎo)致振動問題的關(guān)鍵。機組在實際運行的時候如果出現(xiàn)較大幅度的振動問題，可以對機組實現(xiàn)合理的檢查，及時排除其他因素所致的情況。根據(jù)振動顯示的情況，在變速試驗中，應(yīng)該明確相對明顯的振動變化情況，由此及時的判斷出機械因素所導(dǎo)致的實際問題。在進(jìn)行空載試驗的時候，可以發(fā)現(xiàn)存在著有功負(fù)荷及勵磁電流的影響。在實測機組導(dǎo)軸承間隙的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)間隙呈現(xiàn)出最大值的情況時，需要進(jìn)行合理的調(diào)整，保證其能夠控制于標(biāo)準(zhǔn)值0.2毫米之內(nèi)。在此之后，啟動機組的過程中應(yīng)該及時的落實振動測試工作，振幅必須要保證在0.04毫米之內(nèi)，消除機械因素導(dǎo)致的振動問題[6]。

2.4 清楚辨明水力因素所致的振動問題

針對于尾水管渦帶導(dǎo)致的機組振動問題，可以及時的在低負(fù)荷區(qū)域中適當(dāng)?shù)难a足氣量，由此能夠及時的降低相應(yīng)的壓力脈動振幅。在加裝了延伸泄水錐后，可以保證渦帶的壓力脈動及時的降低到一定的程度上。在超負(fù)荷的區(qū)域之中，可以及時的加裝相應(yīng)的加裝帶，其起到的導(dǎo)流作用可以保證減震裝置發(fā)揮出作用，采用角向切割葉片出水邊的基本方式，把渦帶中的壓力脈動合理的控制，由此提升出力。針對于汽蝕原因所致的機組振動問題，應(yīng)該及時的通過尾部流通管入口處的加裝導(dǎo)流瓦改善，也可以適當(dāng)?shù)奶砑訉?dǎo)流翼板或者是對轉(zhuǎn)輪葉型合理的修正，由此能夠及時的解決出力問題。注意適當(dāng)?shù)谋苊鈾C組在低壓負(fù)荷區(qū)中運行，這樣便能及時的降低汽蝕可能導(dǎo)致的機組振動幾率。

2.5 機組振動維護(hù)的基本要點

每月必須要適當(dāng)?shù)臏y量發(fā)電機定子及勵磁回路絕緣電阻，同時在測量發(fā)電機定子回路絕緣電阻時應(yīng)該采用2500V兆表，對比于歷年測量值來說不能出現(xiàn)相對明顯的降低趨勢，吸收比不可以低于1.6，應(yīng)該及時的在查明原因的情況下消除[7]。若是發(fā)生了機電外部的短路問題，需要及時的對發(fā)電機重要的部件合理的檢查，同時對于發(fā)電機定子端部位實施外觀檢查。發(fā)電機運維人員應(yīng)該落實定期或者是不定期的考核，確保發(fā)電機運行狀況更為優(yōu)良，促使相應(yīng)工作的開展更加順暢。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文對水輪機發(fā)電機組振動的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，之后又列舉出水輪機發(fā)電機組振動相應(yīng)的處理方案。因為水輪機發(fā)電機組在運行的過程中振動問題是避免不了的，所以對水輪機發(fā)電機組的振動問題的處理應(yīng)該盡可能的以預(yù)防為主要措施，同時治理為相應(yīng)的輔助措施，在這樣防治的過程中采用一系列科學(xué)的方法和措施，最大程度的消除水輪機發(fā)電機組產(chǎn)生振動的根源，以此來確保水輪機發(fā)電機組能夠安全、穩(wěn)定、長久的運行。

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