淺談水輪發(fā)電機組振動的原因及對策

裴龍芬

摘要：隨著我國清潔能源的開發(fā)利用，水力發(fā)電逐步得到開發(fā)。水輪發(fā)電機有了快速的發(fā)展和進步，性能日益提高，但是也存在著一些需要亟待解決的問題。在現(xiàn)代水電站的日常機械運行中，水輪發(fā)電機組的振動是不可避免的正常現(xiàn)象，但是如果振動幅度過大，超過標準范圍則會影響機組的安全運轉，本文作者提出來精確測量振動值及分析振動原因，包括設計方面、制造方面、安裝方面和運行方面的問題。并及時采取相應技術措施加以處置，就能保證機組的安全運行。

關鍵詞：水輪發(fā)電機組;振動;原因;對策

在社會發(fā)展建設過程中，水利工程對于促進社會經(jīng)濟和諧穩(wěn)定發(fā)展有著重要的推動作用。在現(xiàn)代水電站的運行中，水輪發(fā)電機組在運行中經(jīng)常會因為各種不同的原因出現(xiàn)劇烈振動的現(xiàn)象，是不可避免存在的，因此，做好水利工程項目內部優(yōu)化工作就顯得極為重要了，其能夠有效的提升機電設備運行的穩(wěn)定性，滿足發(fā)電需求。文章，將對水輪發(fā)電機組運行中常見的振動問題進行分析，以求更好的促進相關工作推進。需要我們找準發(fā)生的原因，采取相應的對策，延長機組的使用壽命，避免事故的發(fā)生。

一、水輪機組振動概述

在水輪發(fā)電機組運行過程中，機組振動主要是將水輪機作為其原動力，水能的作用能夠有效的激發(fā)水輪發(fā)電機組振動，同時，通過間接的凡事，其還能夠維持機組的振動。在具體運行期間，值得注意的是，水輪機組自身具有一定特殊性，也可能造成水輪發(fā)電機組振動。如從水輪機組的結構來說，水輪機組是由兩個部分所組成的，即轉動與固定，在水輪發(fā)電機組實際運行過程中，如果機組的某個部位出現(xiàn)質量或者是其他故障問題，就可能會導致機組出現(xiàn)振動。水輪發(fā)電機組振動是旋轉機械中比較常見的一種現(xiàn)象，針對水輪機組振動，必須要及時的采取有效措施進行，否則其可能會對機組的穩(wěn)定性和可靠性等產生影響。但是，在水輪機組運行期間，如果故障已經(jīng)比較嚴重了，采取相應措施已經(jīng)難以對其進行控制，那么就需要及時的停止運行水輪發(fā)電機組，避免其產生更加嚴重的損失。

二、水輪發(fā)電機組振動故障成因

水輪發(fā)電機組的工作環(huán)境相較于普通的動力機械來說存在有較大的差異，因此，其出現(xiàn)故障的原因也可謂是多種多樣，其主要包含有以下幾個方面的原因：1、機械故障

當水輪發(fā)電機組主軸的剛度或者是直徑不夠的時候，兩個軸承之間將會產生巨大的間隙，這樣可能會造成機組振動，同時機組的負荷變化也將會對機組的振幅產生影響。其次，機組運行期間，轉動部分的結構不平衡，或者是工藝質量不夠理想，比如說設備工藝質量沒有達到標準要求，使用一段時間之后，設備磨損越來越嚴重，機組的轉速變大，機組振幅也將會加大。再次，緊固件松動、水輪發(fā)電機組的部分零件松動之后，在低負荷或者是空載的情況下，容易出現(xiàn)比較明顯的振動現(xiàn)象。最后，機組內的轉動部件或者是固定部件因為摩擦而產生振動。

2、水力故障

水輪發(fā)電機組的工作環(huán)境多是在水中，因此水力也是影響機組正常運行的關鍵性因素之一。首先，水輪機的固定導葉、蝸殼及活動導葉內部的非均勻流可能會形成一個漩渦，漩渦最終發(fā)展成為漩渦帶，導致水輪發(fā)電機組振動，這種振動會受到機組運行狀態(tài)的影響，如果機組運行狀態(tài)良好，則振動微弱，對機組機會不產生影響。其次，轉輪葉片出口部位形成卡門渦街也可能會引發(fā)機組振動，在發(fā)電量比較高的情況下，卡門渦街所引發(fā)振動幅度也更大。最后，水輪機在不是規(guī)定設計工況狀態(tài)下運行的時候，如低負荷、低水頭等狀態(tài)下，轉輪葉片的出口處很容易出現(xiàn)旋轉的水流，其可能會在尾水管中形成偏心渦帶，產生壓力脈動，導致水輪發(fā)電機組振動。

3、電氣故障

電氣故障也是導致水輪發(fā)電機組振動的一個重要因素。發(fā)電機轉動部件在轉動時可能會受到多種補平衡力的影響，比如說定轉子之間不均勻的空氣所引發(fā)的作用力，其會使得上機架出現(xiàn)明顯振動，振動幅度則會隨著電流的變化而變化。其次，發(fā)電子定子繞組內部所形成的諧流可能會產生磁拉力，這種拉力可能會使定子出現(xiàn)振動。最后，在安裝機組時，如果沒有做好定子繞組固定工作，在電氣負荷比較高的情況下，機組也容易出現(xiàn)振動現(xiàn)象。

三、水輪發(fā)電機組振動處理對策

1、工程概況

為了更好處理水輪發(fā)電機組振動問題，筆者嘗試對某電廠水輪發(fā)電機組工程實際進行分析，該機組在運行初始階段出現(xiàn)振動現(xiàn)象。

2、振動原因分析

經(jīng)過檢測分析發(fā)現(xiàn)，振動原因主要是因為發(fā)電機轉子自身熱彎曲，接觸不良所引發(fā)的。其主要如下：通流期間中水力穩(wěn)定性相對比較差。在水流進入到轉輪之后，出現(xiàn)不對稱問題時，導致橫向作用力的穩(wěn)定性下降，最終設備出現(xiàn)振動，低荷載或者是零荷載的運行狀況下，可能會出現(xiàn)高強度的振動。其次，則是尾部流通管產生渦流帶。水輪發(fā)電機組運行過程中的渦流帶是一流體形式，其相對來說比較復雜，穩(wěn)定性差，容易引發(fā)振動。此外，尾部流通管道安裝位置偏低，沒有達到標準要求，也是導致水輪發(fā)電機組振動的一個重要原因。通常，轉漿式流體輸送機的尾部安裝位置比較低，但是其他設備的尾部安裝時卻不必如此，然而實際安裝過程中，部分工作人員卻會慣性操作，導致設備尾部安裝位置難以達到規(guī)定標準^[1]。

3、處理措施

在對水輪發(fā)電機組振動故障進行處理時，一是需要將機組拆開，找出故障的根本原因，然后將機組各個配件送到生產廠家進行維修。如針對機組間隙問題引發(fā)的故障，可以進一步加大機組頂蓋和底環(huán)之間的間隙，以減少因為底環(huán)與頂蓋之間摩擦碰撞而引發(fā)的振動故障。二是，將機組的主軸加固，可以嘗試修改連接螺栓的材料，更改螺栓尺寸，進而減輕振動問題。三是，借助打磨機，對機組下環(huán)和底部座環(huán)仔細打磨，調整設備的水平度，將其控制在合理范圍之內，防止設備運行過程中，出現(xiàn)振動。四是對機組的底部進行修繕，在鏡子班也推力瓦之間合理的應用絕緣板，這樣也能夠有效的防止在設備使用期間，因為長時間的摩擦而出現(xiàn)振動。五是適當增加水輪機頂部的排水管數(shù)量，這樣能夠及時的將機組內部積水排出，能夠有效加大閥門的控制力度，達到防止振動的目的。六是在安裝加工完成的底環(huán)和頂蓋時，需要嚴格的根據(jù)相關規(guī)定進行操作，提高工作人員的技術水平，保證各項設備的安裝，符合規(guī)定的標準，在設備安裝完畢之后，做好二次檢查工作，為后期設備的良好運行做好準備，防止設備運行期間頻繁振動。七是嚴格根據(jù)水輪發(fā)電機組的說明書對設備進行組裝，在安裝工人組裝之前，要先做好技術培訓工作，保證所有人的技術水平達到標準要求之后，才能讓其進行安裝，同時還應做好設備的試運行^[2]。

總之，水輪發(fā)電機組運行期間，內部經(jīng)常會出現(xiàn)各種原因的振動，這種振動現(xiàn)象可能會導致固定導葉和轉輪的結構被破壞，進而降低水電站的經(jīng)濟效益，嚴重時甚至會對水電站的安全性和穩(wěn)定性等，帶來嚴重的影響。因此，做好水輪發(fā)電機組振動原因分析，并結合具體故障原因，制定行之有效的解決對策就顯得極為重要了，其能夠有效提升水輪發(fā)電機組的使用效益，延長機組使用壽命。水輪發(fā)電機組是水電站發(fā)電的核心組成部分，其安全穩(wěn)定運行對于水電站的經(jīng)濟及社會效益有著較大的影響，因此保證設備的穩(wěn)定就顯得極為重要了。然而，在設備實際運行期間，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的振動故障，這些故障對水電站的穩(wěn)定運行有著較大的影響，做好振動故障原因分析，有針對性的予以解決，是保證設備順利運行的關鍵所在。

參考文獻

[1] 張廣濤，宋麗波，張曉靜，孫召輝，梁紅梅，肖志懷，程遠楚.??基于多小波的水電機組振動信號降噪方法研究[J].?中國農村水利水電.?2016（05）：51.

[2] ?榮紅，宋旭峰，楊文道，蒲楠楠，秦曉峰.??抽水蓄能機組“S”特性判定方法的研究[J].?水電與抽水蓄能.?2016（02）：162.