水電廠發(fā)電機定子振動原因及優(yōu)化對策

摘 要：發(fā)電機組的運行情況直接影響著水電廠的正常運行狀況，一旦發(fā)電機組發(fā)生故障，將會造成嚴重的后果，基于此本文分析發(fā)電機定子的振動異常，首先從振動異常原因展開分析，探索診斷理論，接著分析機組振動異常的現(xiàn)象，提出各種處理手段，保障發(fā)電機正常運行，希望對發(fā)電機在水電廠的應用做出部分貢獻。

關鍵詞：發(fā)電機定子；振動原因；優(yōu)化對策

中圖分類號：TV734 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0118-02

1 引 言

近些年以來，隨著我國科學技術的發(fā)展，我國的水利發(fā)電事業(yè)也獲得了非常顯著的進步和發(fā)展，各種類型的大型、中型以及小型的發(fā)電機組相機建設成功并且很快的投入使用。但是在發(fā)電機組的運行過程中還是經(jīng)常性地出現(xiàn)相應的振動問題，包括定子振動，這對機組安全、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發(fā)電機組定子振動的影響因素與相應的處理方案。

2 發(fā)電機組定子振動的影響因素

2.1 定子鐵芯松動

定子是發(fā)電機的核心部件之一，定子鐵芯的壓緊與否和鐵芯翹曲問題關系到機組長期安全穩(wěn)定運行。由于定子機座和鐵芯間存在不同的熱膨脹量，熱膨脹時將會有壓應力作用到鐵芯上。如果定子鐵芯與機座、機座與基礎間都是剛性固定，過大的壓力作用在鐵芯上會導致鐵芯產(chǎn)生翹曲。而鐵芯的翹曲則會嚴重影響到定子的穩(wěn)定性，導致發(fā)電機定子振動。

2.2 電磁因素

若是當不確定的磁極發(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子呈現(xiàn)出同向轉動的不平衡磁拉力，由此就導致了機組出現(xiàn)振動的情況。若是定子繞組的固定不科學，當電氣負荷比較高的時候，也會讓機組出現(xiàn)振動問題。

3 水輪機發(fā)電機組定子振動的優(yōu)化對策

3.1 采取相對合理的振動測試方案

在水電廠中的發(fā)電機組定子往往會出現(xiàn)振動情況，這是不可避免的問題，應該重視其合理性，采取適宜的測試方案，保證將影響降至最低。

（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的指標。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上，把實際獲取的振動量合理的轉變?yōu)殡娏?，再適當?shù)慕柚诜糯笃鲗⑾嚓P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。應該格外關注的是此系統(tǒng)的使用可以對機組振動進行測量，但是應該采取針對性的屏蔽措施，避免受到外界的干擾，對測量的準確度產(chǎn)生不利的影響。

3.2 準確分析電磁因素產(chǎn)生的振動原因

依照轉子磁極鍵的基本情況，在反復測量定轉子圓度符合一定的標準之后，把長出的部分及時的去除，在上部及時加裝擋板。當對磁極鍵固定之后，避免出現(xiàn)偏斜的問題。若是磁極已經(jīng)修復成功，需要及時的對轉子圓度加以復測，保證檢測的結果及對應的標準達到相關的要求。在對定子鐵芯進行定期檢查的時候，如果發(fā)現(xiàn)了松動的情況，應該及時的采取措施處理，同時強化基本的監(jiān)控與監(jiān)管。杠桿式定子鐵芯壓緊結構，穿心螺桿鐵芯壓緊結構，定子機座采用鋼板焊接結構，為了方便運輸而適當分瓣。在現(xiàn)場，分瓣機座通過螺栓把合或者現(xiàn)場焊接方式組成一個整體。在定子機座內徑側布置適當數(shù)量的鴿尾筋和拉緊螺桿來確保定子鐵芯在任何正常運行和瞬時工況下都不會產(chǎn)生松動，杠桿式結構拉緊螺栓擰緊時產(chǎn)生的壓緊力作用于定子鐵芯的重心上，同時，定子機座上焊接了與鴿尾筋同樣數(shù)量的加強筋以確保定子機座可以承受相等的反作用力。利用齒壓板的足夠彈性來實現(xiàn)鐵芯的軸向彈性。通過這兩種壓緊方式可以大大提高定子鐵芯的效果，無論是杠桿式定子鐵芯壓緊結構還是穿心螺桿定子鐵芯壓緊結構都能滿足發(fā)電機定子的正常運行，保障機組安全穩(wěn)定運行。

3.3 防止鐵芯翹曲的措施

（1）減少定子鐵芯的熱應力的措施：

①如果發(fā)電機鐵芯直徑較大的話，定子鐵芯軛部磁密就應選取較低的磁密以降低溫升。

②對鐵芯沖片采用高導磁率硅鋼片以減少定子鐵芯的損耗。通過采用足夠數(shù)量的5～6mm厚的通風槽鋼來增加鐵芯的徑向通風面積從而提高通風冷卻效果。

③采用無磁性的壓指以降低定子鐵芯端部的溫升。

（2）增大定子鐵芯的抗翹曲強度：

①適當增大鐵芯軛部的徑向寬度，增大鐵芯的剛性。

②在定子鐵芯的外徑側設置了足夠數(shù)量的鴿尾鍵，使其間距滿足抗翹曲強度要求。

③設計合理的鐵芯壓緊面壓（1.5MPa），確保長期運行后，鐵芯壓緊具有足夠的殘余面壓，避免因面壓不夠而引起的鐵芯翹曲變形。

（3）防止定子鐵芯翹曲的定子機座和基礎之間的連接結構：

采用松螺栓連接結構，并在定子機座與基礎板間的滑動面上涂二硫化鉬做潤滑劑，鐵芯與機座間無間隙，從而允許機座與基礎板間作自由同心徑向移動。同時機座與基礎板間設置足夠數(shù)量的徑向鍵或銷，以承受突然短路時產(chǎn)生的切向扭矩。

為了使定子機座在不平衡磁拉力作用下不產(chǎn)生過大的變形并保持其同心度，在定子機座內部設置了足夠的擋塊。以上措施應用于發(fā)電機上后，定子鐵芯就不再產(chǎn)生有害的翹曲變形。

3.4 停機檢修，沖洗堵塞根管

由實驗數(shù)據(jù)表明，機組在動平衡前后、空載負荷情況下，各發(fā)電機軸振的變化量保持一致。這一現(xiàn)象表明在動平衡前后，發(fā)電機的轉子上仍然存在熱不平衡現(xiàn)象，而且這時存在的熱不平衡幅值較穩(wěn)定，根據(jù)這一特點推斷出不平衡發(fā)生的部位。為了避免該現(xiàn)象，避免轉子因素對定子振動產(chǎn)生影響，要進行停機檢修，在檢修時首先測量發(fā)電機各個出水孔的水流量，通過流量判斷各個出水孔是否存在堵塞狀況，將堵塞的出水口標記清楚，然后進行統(tǒng)一的清洗，其中堵塞嚴重的要使用大流量進行較大力度的沖洗，也可以使用高壓氮氣對根管進行清潔，經(jīng)過反復的沖洗，可以很大程度的解決冷卻水流管流量不均勻的情況。

3.5 機組振動維護的基本要點

每月必須要適當?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，應該及時的在查明原因的情況下消除。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，促使相應工作的開展更加順暢。

4 總 結

綜上所述，本文對水輪機發(fā)電機組定子振動的影響因素進行了詳細分析，之后又列舉出水輪機發(fā)電機組定子振動相應的處理方案。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該盡可能的以預防為主要措施，同時治理為相應的輔助措施，在這樣防治的過程中采用一系列科學的方法和措施，最大程度的消除水電廠發(fā)電機組定子產(chǎn)生振動的根源，以此來確保發(fā)電機組能夠安全、穩(wěn)定、長久的運行。

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收稿日期：2018-11-19

作者簡介：王曉師（1992-），助理工程師，本科，主要從事變電檢修工作。