水輪發(fā)電機振擺偏大原因分析及防范措施研究

伍俊 夏永忠

【摘 ?要】水力發(fā)電相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，具有著清潔、環(huán)保的優(yōu)勢。而水輪發(fā)電機作為水力發(fā)電的重要基礎(chǔ)之一，維持其運行過程中的穩(wěn)定與安全具有著非常重要的意義。然而，在水輪發(fā)電機的實際運行過程中，往往會出現(xiàn)振擺偏大的現(xiàn)象，影響到機組運行的效能?；诖朔N現(xiàn)狀，本文淺析了水輪發(fā)電機運行中振擺偏大的原因，并提出了一些針對性的防范措施，以便相關(guān)人士進行參考。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機;振擺偏大;防范措施

引言

水力發(fā)電的過程中，水輪發(fā)電機的正常運行對于供電的安全性與穩(wěn)定性具有著非常重要的意義。但是在水輪發(fā)電機的實際運行過程當中，往往會出現(xiàn)振擺現(xiàn)象，對水輪發(fā)電機的安全運行造成不利的影響。為了消除振擺偏大的現(xiàn)象，需要從多個層面加以分析，提出切實可行的防范措施，進而維持機組運行的穩(wěn)定性，提升水力發(fā)電的效能與質(zhì)量。

一、水輪發(fā)電機運行概述

水輪發(fā)電機是水力發(fā)電的一項重要基礎(chǔ)設(shè)備，內(nèi)部主要由轉(zhuǎn)子、定子、軸承、冷卻器以及制動器等元件構(gòu)成，最終通過水輪機進行水能到電能的有效轉(zhuǎn)換。其中，水輪機首先將水能轉(zhuǎn)換為機械動能，再通過發(fā)電機，將機械動能轉(zhuǎn)換為電能，最后對電能進行有效的輸出，成為可供人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活所用的能源。因此，當水輪發(fā)電機出現(xiàn)振擺偏大的問題時，除了影響機器自身的運行效能之外，更會大大降低水輪發(fā)電機的電能輸出，甚至出現(xiàn)一系列的安全問題[1]。針對此種情況，需要結(jié)合實際的運行情況對振擺問題進行切實的分析，進而提出有效的解決處理策略，同時對設(shè)備進行合理的優(yōu)化，防范振擺問題的發(fā)生。

二、水輪發(fā)電機振擺偏大的原因

（一）轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均

水輪發(fā)電機的振擺問題與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不均衡有著一定的相關(guān)性。轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不均衡，主要是由于發(fā)電機的偏心、推力瓦不平以及鏡板傾斜等問題造成的，而這一問題在實際過程中確實很難避免的。水輪發(fā)電機由于需要維持內(nèi)部各元件的穩(wěn)定運行，在轉(zhuǎn)子設(shè)計方面容易出現(xiàn)體積、自重較大的問題，這對于轉(zhuǎn)子的加工與組裝過程產(chǎn)生了較為不利的影響。

（二）軸承與軸線的缺陷

水輪發(fā)電機的軸承光潔度降低、不平度增高以及推力瓦的負載不均等問題都會導致軸承在運行過程中出現(xiàn)不同程度的缺陷，造成水輪發(fā)電機的振擺出現(xiàn)問題。此外，軸線的偏斜也會出現(xiàn)振擺偏大的問題。軸線的偏斜會導致水輪發(fā)電機偏心距的出現(xiàn)，并且誘發(fā)轉(zhuǎn)子的振動，影響到水輪發(fā)電機的振擺現(xiàn)象。

（三）機械摩擦增大

當水輪發(fā)電機的摩擦阻力增大時，會誘發(fā)機組產(chǎn)生運行過程中的故障。尤其是在水輪發(fā)電機進行定速的過程中，設(shè)備的動靜摩擦會造成機組的振動，同時水輪發(fā)電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子由于摩擦造成局部溫度的上升，進而產(chǎn)生形變，造成水輪發(fā)電機的振擺偏大。

（四）支撐力不足

支撐系統(tǒng)對于水輪發(fā)電機運行的穩(wěn)定性具有著重要的意義。支撐系統(tǒng)的支撐力不足，會使得水輪發(fā)電機的運行頻率出現(xiàn)下降，在平衡力不足時，整體系統(tǒng)會出現(xiàn)較大的振動現(xiàn)象，影響機組運行的穩(wěn)定與安全[2]。尤其是在激振力相對固定的情況下，水輪發(fā)電機組的支撐力強度則成為了影響設(shè)備振擺的主要因素之一。

三、防范水輪發(fā)電機振擺偏大的策略淺析

針對上述可能出現(xiàn)的造成水輪發(fā)電機振擺偏大的原因，需要具體問題具體分析，提出切實可行的解決策略，并且進行有效的防范改進，規(guī)避此種問題的發(fā)生。

（一）合理配置轉(zhuǎn)子質(zhì)量

轉(zhuǎn)子的質(zhì)量配比對于水輪發(fā)電機的正常運行起著非常關(guān)鍵的作用。然而，在實際運行過程中，由于受到轉(zhuǎn)子的質(zhì)量以及體積的影響，在安裝與設(shè)計過程中存在著方方面面的問題，最終對水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。因此，針對水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡的情況，需要對轉(zhuǎn)子的質(zhì)量進行更加合理的重量配比，降低轉(zhuǎn)子不平衡對于水輪發(fā)電機振擺造成的不良影響，進而提升水力發(fā)電機組在運行過程中的穩(wěn)定性，減低水力發(fā)電過程中由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡而可能出現(xiàn)的安全威脅，提升水力發(fā)電機組的運行效能。

（二）加強軸線以及軸承的質(zhì)量檢測

軸線以及軸承的質(zhì)量對于水輪發(fā)電機組的整體運行穩(wěn)定性以及安全性都具有著非常重要的意義，因此針對水輪發(fā)電機軸線偏斜以及軸承之間的質(zhì)量問題需要給予充分的重視。對于水輪發(fā)電機的軸承以及軸線方面的缺陷，則需要在質(zhì)量檢測的過程中，加強質(zhì)量監(jiān)管的力度，對于存在問題的軸承進行及時的更換，同時根據(jù)實際情況對出現(xiàn)偏倚的軸線進行科學合理的調(diào)整，保證軸線的居中以及軸承的質(zhì)量，減少軸線以及軸承對于水輪發(fā)電機振擺造成的不利影響。

（三）降低機組的摩擦力

針對機組動靜摩擦的問題，需要對油盆的間隙進行更加良好的密封，改變下導油盆的密封間隙，對水輪發(fā)電機在運行過程中的頻率以及振幅相位進行更加詳實的記錄，對密封間隙進行更加科學合理的優(yōu)化與改進，從而有效改變水輪發(fā)電機的振擺現(xiàn)象，在一定程度上降低振擺偏大對水輪發(fā)電機運行造成的消極影響[3]。與此同時，水輪發(fā)電機的摩擦阻力的減低，會使得機組整體的振動頻率出現(xiàn)下降，從而對轉(zhuǎn)子局部的磨損以及熱能的產(chǎn)生也會起到相應(yīng)的正面作用，也可以在水輪發(fā)電機的振擺現(xiàn)象中有效降低其運行的振幅，提升水輪發(fā)電機運行的質(zhì)量，規(guī)避不必要的安全事故。

（四）增強系統(tǒng)的整體支撐力

針對水輪發(fā)電機組的支撐力不足的現(xiàn)象，需要在實際運行過程中通過動平衡的方法對機組額振擺進行調(diào)整[4]。由于水輪發(fā)電機在實際運行過程中，激振力的數(shù)值大多是相對固定的。然而在實際上機架中來自不同方向的支撐力強度則是表現(xiàn)出較大的差異，在橫軸方向的剛度系數(shù)偏小然而振動系數(shù)則相對較大。因而在實際運行過程中，為了消除此種振動現(xiàn)象造成的振擺偏大的問題，需要結(jié)合動平衡的技術(shù)手段對水輪發(fā)電機的振擺偏倚做出有效的調(diào)整。但在實際運行過程中，單一的應(yīng)用動平衡的方式對機組支撐力進行調(diào)整并不能完全解決振擺偏大的問題。因此，還應(yīng)該考慮到實際安裝與機器調(diào)試過程中的多重影響因素，對可能出現(xiàn)的問題進行合理充分的考量，從而有效降低水輪發(fā)電機振擺偏大的現(xiàn)象，進一步提升水輪發(fā)電機運行過程中的穩(wěn)定性與安全性，增強水力發(fā)電的效能。

四、結(jié)束語

綜上可知，針對水輪發(fā)電機運行過程中振擺偏大的問題，需要從軸承、軸線、轉(zhuǎn)子質(zhì)量以及摩擦力等方面進行改進與優(yōu)化，從故障發(fā)生的原因入手，對可實際運行過程中能出現(xiàn)的問題加以防范與規(guī)避。然而，在實際水輪發(fā)電機運行的過程中，除了遵照上述的分析原則進行問題的處理之外，更需要依據(jù)現(xiàn)實的實際問題情況，對出現(xiàn)的問題進行綜合全面的分析，進而提出更加科學合理的解決方案。

參考文獻：

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[3]李積寶.水電站水輪發(fā)電機組的常見故障與維護分析[J].科技風，2019（14）：190.

[4]魏永偉.水電站水輪發(fā)電機機組振動問題分析處理方法的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（05）：204.

（作者單位：湖南省電力公司水電分公司柘溪檢修部）