淺析水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)原因及處理對(duì)策

桑志寬（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱150040）

淺析水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)原因及處理對(duì)策

桑志寬
（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱150040）

摘要:隨著我國(guó)社會(huì)的不斷進(jìn)步和電力事業(yè)的飛速發(fā)展，我國(guó)的水電建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，隨著我國(guó)對(duì)大中型水輪發(fā)電機(jī)組不斷投資生產(chǎn)，導(dǎo)致水輪發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量上去了，質(zhì)量上不去，然而，水輪發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的主要原因是在其設(shè)計(jì)和安裝時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題，如果不解決這些問(wèn)題的話，水輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命會(huì)大大降低，甚至?xí)斐砂踩珕?wèn)題。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；振動(dòng)；原因；對(duì)策

隨著我國(guó)水力資源的逐步開(kāi)發(fā)，水輪發(fā)電機(jī)有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，但是，水輪發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量卻越來(lái)越不好，總是發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)方面的問(wèn)題。水輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)的振動(dòng)由機(jī)械振動(dòng)、水力振動(dòng)和電磁振動(dòng)三種。然而，產(chǎn)生振動(dòng)的原因包括設(shè)計(jì)方面、制造方面、安裝方面和運(yùn)行方面的問(wèn)題。因此，筆者今天針對(duì)水輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)方面的問(wèn)題以及解決方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1　探究水輪機(jī)發(fā)電機(jī)振動(dòng)方面的原因

1.1機(jī)械振動(dòng)方面的原因

機(jī)械振動(dòng)是一種十分常見(jiàn)的振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)主要是由機(jī)械的各個(gè)部分的各種力以及相互的摩擦所產(chǎn)生的。然而，導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的因素是設(shè)備安裝不當(dāng)造成的，有以下原因：

導(dǎo)軸承存在缺陷。主要是導(dǎo)軸承出現(xiàn)了松動(dòng)的情況，或者是其強(qiáng)度不夠?qū)е碌?。并且，?dǎo)軸承有很大的縫隙，而且縫隙之間沒(méi)有良好的潤(rùn)滑的作用，因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中也并不穩(wěn)定，由于這些原因的存在造成了導(dǎo)軸承在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生一些摩擦以及很大的晃動(dòng)情況，從而，使機(jī)身發(fā)生振動(dòng)。

機(jī)組的軸線不正。機(jī)組軸線的不正就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪的中心與旋轉(zhuǎn)中心有很大的偏移，這樣的便宜足夠產(chǎn)生很大的離心慣性力，并且在各種壓力的影響和作用下，使得推力軸承的地方產(chǎn)生了大幅度的擺動(dòng)，也就使機(jī)身產(chǎn)生了振動(dòng)。

轉(zhuǎn)子的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。轉(zhuǎn)子的中心一直都發(fā)揮著重要的作用，如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不均衡，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心會(huì)不穩(wěn)定，會(huì)在軸上形成偏向，從而使得機(jī)身產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。

1.2水力振動(dòng)方面的原因

水力振動(dòng)的產(chǎn)生主要是由于部分干擾力所造成的，然而，干擾力的最主要來(lái)源是水輪機(jī)中產(chǎn)生的水力。水力振動(dòng)方面的因素有很多：尾水管出現(xiàn)了脫流、氣蝕以及不穩(wěn)定的情況、水力不平衡的情況以及轉(zhuǎn)輪部分流道被一些雜物堵塞等等。

水力不平衡。一般來(lái)說(shuō)，在尾水管的中心部分會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流水，導(dǎo)致尾水管的出口水會(huì)由于低壓的出現(xiàn)導(dǎo)致了空腔的形成，也就是水的流動(dòng)產(chǎn)生了振動(dòng)，最終使水輪機(jī)發(fā)生了劇烈的振動(dòng)。

1.3電磁振動(dòng)方面的原因

雖然說(shuō)電磁振動(dòng)也是常見(jiàn)的震動(dòng)之一，但是電磁振動(dòng)比較容易被忽視。這部分的干擾力主要是由發(fā)電機(jī)在電磁這一部分所產(chǎn)生的電磁力而導(dǎo)致的電磁振動(dòng)，對(duì)于電磁振動(dòng)一般是轉(zhuǎn)子的安裝尺寸與電磁磁極的大小以及方向又不符合的地方，或者定子的鐵芯沒(méi)有壓緊，或者發(fā)電機(jī)固定轉(zhuǎn)子之間有空氣的間隙不均勻等等原因產(chǎn)生的。

2　識(shí)別水輪機(jī)發(fā)電機(jī)振動(dòng)故障的方法

對(duì)于判斷定子的振動(dòng)情況可以通過(guò)聽(tīng)聽(tīng)定子轉(zhuǎn)動(dòng)的聲音可以判斷定子的鐵芯有沒(méi)有壓緊。對(duì)于判斷轉(zhuǎn)子的振動(dòng)情況，這就比較困難，由于氣隙測(cè)量不方便，一般工作人員只是用肉眼覺(jué)得差不多就繼續(xù)安裝，但是，往往差不多的結(jié)果就是差很多。因此，發(fā)生了振動(dòng)的情況，一般都會(huì)忽略由于轉(zhuǎn)子所造成的后果，這樣的結(jié)果就是既浪費(fèi)了人力也浪費(fèi)了物力，甚至?xí)a(chǎn)生一系列的安全問(wèn)題。因此，發(fā)生震動(dòng)的時(shí)候不要忽略了這一常見(jiàn)的問(wèn)題。

簡(jiǎn)單的講一個(gè)常用的方法為軸心軌跡分析法。軸心軌跡就是在給定的轉(zhuǎn)速下，呈現(xiàn)出軸心相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡。并且，通過(guò)觀察軸心軌跡的形狀就可以判別軸是否處于正常的狀態(tài)，因?yàn)?，正常狀態(tài)時(shí)，軸心軌跡應(yīng)該是接近于圓形。

3　對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)振動(dòng)方面出現(xiàn)問(wèn)題的解決方法

由于水輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)原因的不同，采取正確的處理措施才是重點(diǎn)。

機(jī)械振動(dòng)。轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡這一問(wèn)題是經(jīng)常會(huì)發(fā)生的，可以通過(guò)檢查轉(zhuǎn)子的平衡力來(lái)解決，在檢查的時(shí)候可以通過(guò)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢栽囼?yàn)配重，并讓轉(zhuǎn)子的中心和軸線能夠保證相對(duì)穩(wěn)定的重合。軸線與轉(zhuǎn)子中心一般來(lái)說(shuō)是會(huì)存在很小的偏差，如果該偏差是處于標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)的話，就算合格。

水力振動(dòng)。對(duì)于解決水力振動(dòng)，工作人員可以在導(dǎo)葉的關(guān)閉油路中進(jìn)行分段關(guān)閉閥的安裝，這樣可以阻止導(dǎo)葉立即關(guān)閉的情況，讓導(dǎo)葉關(guān)閉的速度能夠有效地延緩下來(lái)，來(lái)解決脫流情況的出現(xiàn)，雖然，此方法比較難，但是很有效果。還要及時(shí)的清除雜物，同時(shí)也要處理好攔污柵。必要的時(shí)候還需要根據(jù)廠家的資料知道其在運(yùn)行中水輪機(jī)的氣蝕的振動(dòng)區(qū)，由于水輪機(jī)發(fā)電機(jī)振動(dòng)最主要的原因是機(jī)組的協(xié)聯(lián)曲線沒(méi)做好，因此，要解決機(jī)組振動(dòng)的問(wèn)題，工作人員還可以用手動(dòng)的運(yùn)行方式來(lái)替換機(jī)組的運(yùn)行，來(lái)減少水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)生振動(dòng)。

電磁振動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)發(fā)電機(jī)氣隙不均勻的情況下，一開(kāi)始產(chǎn)生的振動(dòng)小，但是，之后的振動(dòng)確是影響越來(lái)越大，但是很多形況下，工作人員意識(shí)不到這是電磁振動(dòng)，然而，他們就一直在機(jī)械振動(dòng)和水力振動(dòng)的方面尋找原因，可能導(dǎo)致半個(gè)月都無(wú)法查明真正的振動(dòng)原因，因此，針對(duì)電磁振動(dòng)這一方面的因素，可以利用圖像的方法對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)，既簡(jiǎn)單又明了，工作人員可以對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行開(kāi)機(jī)實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)電磁振動(dòng)的可能性進(jìn)行有效的排除，同時(shí)在不同情況下都做出相應(yīng)的試驗(yàn)，并且繪制出在不同運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的綜合特性曲線，同時(shí)借助數(shù)字化技術(shù)，把繪制好的曲線輸入到調(diào)速器中，再重新進(jìn)行開(kāi)機(jī)試驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)的圖像與此綜合特性曲線進(jìn)行分析（在允許的振動(dòng)范圍內(nèi)不算出現(xiàn)電磁振動(dòng)的情況），就能分析這臺(tái)機(jī)器是否發(fā)生電磁振動(dòng)。

4　總結(jié)

隨著近幾年水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的振動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)，讓我們?cè)絹?lái)越重視設(shè)計(jì)、安裝、檢查水輪發(fā)電機(jī)了。同時(shí)，我們也要認(rèn)真的分析水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的原因，只有找到原因，才能徹底的解決問(wèn)題。通過(guò)今天的分析，我們也算是提醒了一下工作人員在進(jìn)行及其檢修和安裝過(guò)程中必須要精確測(cè)量發(fā)電機(jī)的空隙，還要保證軸質(zhì)量的均衡，以免出現(xiàn)離心力的影響。出現(xiàn)了震動(dòng)現(xiàn)象也不要著急，要穩(wěn)重的分析出現(xiàn)振動(dòng)的原因，保證機(jī)器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡勁松，楊世錫，吳昭同等.基于EMD和HT的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷,2012,24(02):106-110.

[2]楊世錫，胡勁松，吳昭同等.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)基于EMD的希爾伯特變換和小波變換時(shí)頻分析比較[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012,23(06):102-107.

作者簡(jiǎn)歷：桑志寬（1983—），2007年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，中級(jí)工程師，主要從事：水輪發(fā)電機(jī)組安裝及調(diào)試技術(shù)工作。