簡述水輪機振動產(chǎn)生的原因與處理對策

劉雪竹 馬聰

【摘 ?要】造成水輪機振動的原因是比較多的，在實踐工作中必須要明確這些原因，及時將故障問題予以排除，確保水輪機盡快恢復正常運轉(zhuǎn)，這樣水輪機功能才能有效發(fā)揮出來，水電站也可以穩(wěn)定高效運行。本文將探討水輪機振動的主要原因，并提出行之有效的改進措施，以期能夠快速處理好水輪機振動問題，防止電力生產(chǎn)發(fā)生延誤，以降低水電站運營成本，從而為水電事業(yè)的健康發(fā)展增添動力。

【關鍵詞】水輪機;振動原因;處理對策

引言：水輪機是水電站的重要設備，一旦其出現(xiàn)故障將會給水力發(fā)電造成諸多不良影響，然而通過對水輪機故障原因的分析可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)故障都是比較隱蔽的，不容易被發(fā)現(xiàn)，而故障問題普遍會引起水輪機的振動，因此加強對水輪機振動問題的處理非常必要，這將有利于提高水輪機運行的穩(wěn)定性和安全性，為水力發(fā)電的持續(xù)開展提供了有力的支持。相關工作人員必須要切實加強水輪機的維護管理工作，致力于將水輪機故障問題扼殺在萌芽之中，從而達到節(jié)約成本，提高效益的目的，保持水電站的可靠運行。

一、水輪機振動原因分析

一般來說，水輪機振動的誘發(fā)原因大致可以歸結為以下幾個方面，即水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕、尾水管渦帶、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)與導葉葉片數(shù)組合不當、轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)迷宮間隙不對稱等。其中，水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)與導葉葉片數(shù)組合不當將引發(fā)高頻振動，而尾水管渦帶將產(chǎn)生低頻振動，轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)迷宮間隙不對稱所產(chǎn)生的是不定頻振動。通過對水輪機振動現(xiàn)象的觀察可以得出具體是何種原因引起了水輪機的故障，并以此為依據(jù)采取應對措施，能夠大大提高故障排除效率，縮短故障處理時間，使得水輪機在水力發(fā)電中可以充分發(fā)揮出其應有作用。

二、水輪機振動故障點的判斷方式

經(jīng)驗豐富的維修人員往往能夠在水輪機振動出現(xiàn)時迅速判斷出故障原因，要求水電站能夠定期開展對維修人員的培訓工作，確保維修人員能夠?qū)λ啓C結構以及振動原因了如指掌，并要將先進維修技術傳授給他們，這樣維修人員就可以高效率的處理好水輪機振動問題。在水輪機振動故障的判斷方面不斷有新技術、新方法涌現(xiàn)而出，維修人員不能墨守成規(guī)，而是要以創(chuàng)新理念為指導，結合自身工作經(jīng)驗實施工作模式的創(chuàng)新，以此來提高水輪機振動故障處理水平?，F(xiàn)如今較為常用的水輪機振動故障判斷方法有下面兩種：

第一，測量方法。采用百分表和壓力表進行機組振動、擺度及壓力脈動的測量是最常用的方法。一般在軸承支架和定子機座處設置振動測點及在各部導軸承處設置擺度測點，在尾水管等處增設必要的壓力脈動測點等。計算機監(jiān)測裝置中，采用加速度傳感器測量振動，測量擺度采用電渦流傳感器，測量壓力采用壓力變送器，不僅具有幅值顯示功能，而且具有波形和頻譜分析功能，還可以進行離線或在線監(jiān)測。

第二，試驗工況及分析。水輪發(fā)電機組振動、擺度、壓力脈動的測量，應分別在空載無勵額定轉(zhuǎn)速、變轉(zhuǎn)速、空載變勵磁電流、空載有勵額定轉(zhuǎn)速、不同負載、調(diào)相等工況下進行。通過空載無勵額定轉(zhuǎn)速工況，可了解機組軸線與軸承間機械蹩勁力作用的大小;通過空載變勵磁電流工況，可了解定子鐵芯有無冷態(tài)振動;通過空載有、無勵額定轉(zhuǎn)速工況，可了解發(fā)電機電磁不平衡力作用的大小;通過不同負載工況，可全面了解機組運行的穩(wěn)定性;通過變轉(zhuǎn)速工況，可了解發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量不平衡力作用的大小;通過調(diào)相工況，可了解機組無水力作用因素下的運行情況。

三、水輪機振動的處理措施分析

1、運行工況表現(xiàn)為空載無勵、振動隨轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的振動故障消除

要想保證水輪機振動故障可以得到針對性的處理，工作人員必須要加強對水輪機振動現(xiàn)象的觀察，分析產(chǎn)生此類現(xiàn)象的原因，選擇合適的處理辦法。比如說在水輪機出現(xiàn)振動隨轉(zhuǎn)速升高而增大，且空載無勵時，應首先考慮發(fā)電機轉(zhuǎn)子與水輪機轉(zhuǎn)輪是否存在動平衡不平現(xiàn)象，確認后采用動平衡實驗的方式增加動平衡塊，以此消除不平衡現(xiàn)象，避免震動的發(fā)生。如果是由于軸線不直或中心不對導致這一現(xiàn)象的發(fā)生時，則應采用調(diào)整軸線和中心、調(diào)整推力軸瓦的方式進行振動的處理。發(fā)電機同軸勵磁機轉(zhuǎn)子中心不同心造成的振動應采用調(diào)整勵磁機轉(zhuǎn)子中心的方式進行振動消除。

2、運行工況為空載帶勵、振動情況對勵磁電流變化的振動故障消除

運行工況為空載帶勵、振動隨勵磁電流變化的振動故障，其誘發(fā)原因可能有轉(zhuǎn)子線路問題、定子變形或轉(zhuǎn)子中心偏心等因素。在進行這類振動故障的處理中，應首先采用示波器對線圈短路情況進行檢測，測出具體的短路位置后再進行相應的處理，以此消除水輪機振動故障。定子變形需要通過儀器檢測后進行處理，這類故障如果處理不及時將會造成更大的故障隱患。偏心的處理較為簡單，可以采用調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子中心的方式解決振動。

3、運行工況為帶負荷時出現(xiàn)的振動故障排除

在運行工況為帶負荷情況下，如振動強度對負荷情況變化應首先考慮磁場是否對稱，其次檢查推力軸承中心性、最后對轉(zhuǎn)輪葉片出口邊緣、轉(zhuǎn)輪泄水錐進行檢查。通過消除磁場不對稱情況、調(diào)整軸承中心以及劉正轉(zhuǎn)輪葉片邊緣開口、調(diào)整泄水錐長度等方式即可排除這類型的機組振動。在帶負荷工況下，如出現(xiàn)突然的劇烈震動則應首先考慮導葉破斷螺釘或剪斷銷剪斷，在進行及時檢查后進行更換即可消除振動故障。如故障原因是由于轉(zhuǎn)輪葉片斷裂或脫落、轉(zhuǎn)輪泄水錐脫落造成的劇烈震動，則必須進行緊急停機檢修，以此確保機組的安全。

結語：總而言之，水力發(fā)電基本上不會產(chǎn)生污染物，破壞生態(tài)環(huán)境，充分展現(xiàn)了綠色清潔能源的應用優(yōu)勢，給人們提供了優(yōu)質(zhì)的電力服務，具有著無限廣闊的發(fā)展前景。作為水力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，水輪機發(fā)揮的作用不可小覷，其振動故障問題的分析和排除也應得到相關工作人員的高度重視。本文重點探討了空載無勵、振動隨轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，空載帶勵、振動情況對勵磁電流變化以及帶負荷三種運行工況下的振動處理對策，希望在實踐工作中能夠起到參考和借鑒的作用，從而為水輪機的良好運行提供有力保障。

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（作者單位：吉林敦化抽水蓄能有限公司）