試論水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)存在的問題與措施

劉治君 胡偉

國網(wǎng)東北分部綠源水電檢修公司 吉林通化 134000

水電作為一種清潔能源，在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下需求量也不斷增大。水電站的主設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組，其是否正常運(yùn)行直接關(guān)系水電站的生產(chǎn)效率。水電站運(yùn)行和管理的內(nèi)容之一就是強(qiáng)化對(duì)設(shè)備的維護(hù)，以免設(shè)備出現(xiàn)故障問題，直接降低水電站的生產(chǎn)效率。

1 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)原因

1.1 電磁因素引起的振動(dòng)

水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過程中，當(dāng)磁極出現(xiàn)短路情況后，會(huì)導(dǎo)致磁動(dòng)勢下降，此時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的磁極所具有的磁動(dòng)勢，因?yàn)闆]有發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)一個(gè)與轉(zhuǎn)子不同轉(zhuǎn)向的不平衡磁拉力，加劇了機(jī)組的振動(dòng)問題。因此，機(jī)組在運(yùn)行的過程中，機(jī)組定子鐵芯的組合縫出現(xiàn)松動(dòng)或鐵芯本身已經(jīng)出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，則會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致水輪機(jī)電機(jī)組發(fā)生振動(dòng)問題。此外，機(jī)組定子繞組設(shè)置的不科學(xué)，同樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)問題的出現(xiàn)[1]。

1.2 機(jī)械因素引起的振動(dòng)

對(duì)于一般的臥軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，大多數(shù)大中型水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組為立軸形式，如果水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組采用的是立軸滾流形式，則由于機(jī)組各部位的導(dǎo)軸承并不用承載靜荷載，而機(jī)組的軸頸同樣不會(huì)出現(xiàn)偏心，所以，機(jī)械因素導(dǎo)致的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)特征與電磁因素引起的振動(dòng)并不一致。首先，當(dāng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組在空載低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)了而較為明顯的振動(dòng)問題，則可以得出該振動(dòng)主要是由于機(jī)組緊固零部件的松動(dòng)而造成的，當(dāng)確定不是機(jī)組緊固零件發(fā)生松動(dòng)后，則可以查看是否是機(jī)組軸線出現(xiàn)了曲折或機(jī)組中心位置未對(duì)準(zhǔn)等。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，如果水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振幅以及機(jī)組的轉(zhuǎn)速呈正比關(guān)系，且機(jī)組的水平振動(dòng)幅度變化較大，則基本上可以判定出發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)了質(zhì)量不平衡。另外，機(jī)組在運(yùn)行的過程中，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)組的振動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，且伴隨著較為強(qiáng)烈的撞擊聲音，則應(yīng)判定機(jī)組的相關(guān)部件與零部件的連接件是否出現(xiàn)故障。當(dāng)機(jī)組振動(dòng)的幅度與機(jī)組荷載呈現(xiàn)正相關(guān)時(shí)，則應(yīng)判斷機(jī)組主軸的剛度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2 水輪發(fā)電機(jī)組安裝質(zhì)量控制手段

2.1 做好安裝前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

安裝人員在安裝水輪發(fā)電機(jī)組前，必須全面地了解水輪發(fā)電機(jī)組安裝的標(biāo)準(zhǔn)、要求以及相關(guān)內(nèi)容，并以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)合理的安裝施工計(jì)劃。并在確定安裝方案的可行性、適應(yīng)性、安全防護(hù)措施、進(jìn)度計(jì)劃、材料供應(yīng)等各個(gè)環(huán)節(jié)準(zhǔn)確無誤的情況下，送監(jiān)理部門進(jìn)行審核。在安裝計(jì)劃審核過程中，安裝單位還應(yīng)做好安裝技術(shù)、事故圖紙、規(guī)程方案以及技術(shù)指導(dǎo)書等各方面的準(zhǔn)備工作，為后續(xù)水輪發(fā)電機(jī)組安裝的順利進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備。

2.2 運(yùn)行維護(hù)管理可確保水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的可靠性，提高工作效率

水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的可靠性直接關(guān)系水電站的正常運(yùn)行，影響水電站的運(yùn)行穩(wěn)定。運(yùn)行維護(hù)的主要目的就是找到故障問題及時(shí)處理，確保水輪發(fā)電機(jī)組的性能，使水電站可以正常運(yùn)行。設(shè)備的維護(hù)工作在一定程度上可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)該設(shè)備潛在故障問題，將故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，因此屬于事前控制的重要手段。此外，在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，維護(hù)人員可以借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的故障問題準(zhǔn)確預(yù)測。由此可見，運(yùn)行維護(hù)管理可以確保水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的可靠性，提高水電站生產(chǎn)效率[3]。

2.3 發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障的處理方案

（1）電磁因素引起振動(dòng)的處理。在實(shí)際應(yīng)用中，按照轉(zhuǎn)子磁極極鍵的實(shí)際情況，轉(zhuǎn)子圓度合格后能夠?qū)⒋艠O鍵去除，并在其上端添加以擋板，將磁極鍵固定的原因是為了避免機(jī)組在運(yùn)行的過程中導(dǎo)致其出現(xiàn)偏移。將磁極修復(fù)完成后，應(yīng)及時(shí)復(fù)測轉(zhuǎn)子圓度，測定其圓度是否依然滿足設(shè)計(jì)要求。在日常的維護(hù)工作中，應(yīng)定期對(duì)定子鐵芯進(jìn)行檢查，確保固定牢靠。

（2）機(jī)械因素引起振動(dòng)的處理。確保機(jī)組精密度與同心度是降低機(jī)械因素引起機(jī)組振動(dòng)的主要措施，具體而言主要是通過改變瓦軸間隙、優(yōu)化機(jī)組軸線以及機(jī)組平衡的相對(duì)改動(dòng)等。例如，在實(shí)踐中，作者對(duì)某水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)幅度較大，振動(dòng)幅度高達(dá)0.15mm。通過對(duì)機(jī)組定子、轉(zhuǎn)子磁極、連接螺絲等的分析結(jié)合振動(dòng)測試，判定機(jī)組為機(jī)械因素引起的振動(dòng)，進(jìn)一步分析后得知，機(jī)組導(dǎo)軸承間隙為0.45mm，超過標(biāo)準(zhǔn)0.25mm，故在對(duì)軸承間隙進(jìn)行調(diào)整后，再次啟動(dòng)機(jī)組，振幅降低至0.04mm，消除了水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題。

（3）水力因素引起振動(dòng)的處理。對(duì)于汽蝕原因造成的機(jī)組振動(dòng)，能夠通過在機(jī)組尾部流通管入口處加裝導(dǎo)流瓦對(duì)轉(zhuǎn)輪機(jī)進(jìn)行修正進(jìn)而解決機(jī)組的處理問題。同時(shí)，機(jī)組運(yùn)行的過程中，應(yīng)盡可能避免在低壓負(fù)荷區(qū)工作。對(duì)于尾水管渦帶引起的振動(dòng)，則可以通過在低負(fù)荷區(qū)內(nèi)補(bǔ)充足夠氣量來減少尾水管的壓力脈動(dòng)振幅[4]。

2.4 建立完善的安裝質(zhì)量控制制度

施工企業(yè)在開展水輪發(fā)電機(jī)組的安裝施工前，必須根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和安裝施工要求，制定完善的設(shè)備安裝質(zhì)量控制制度，同時(shí)，將安裝人員、技術(shù)落實(shí)、施工人員工作職責(zé)、技術(shù)管理、質(zhì)量控制等納入到施工管理制度體系中，充分發(fā)揮管理制度的優(yōu)勢，增強(qiáng)工作人員的責(zé)任意識(shí)，確保水輪發(fā)電機(jī)組安裝質(zhì)量管控工作的順利開展，避免因?yàn)槠渲腥魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，影響水輪發(fā)電機(jī)組安裝的質(zhì)量和效率。

3 結(jié)語

定期對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)可確保水電站的正常運(yùn)行。因此水電站需要提高對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的重視程度，全面認(rèn)識(shí)運(yùn)行維護(hù)的重要性。