水电站水轮发电机机组振动问题分析及对策

水电站水轮发电机机组振动问题分析及对策

仇娜娜

（中国葛洲坝集团机电建设有限公司安徽宣城254300）

摘要：近些年以来，随着我国科学技术的发展，我国的水电事业也获得了非常显著的进步和发展，各种类型的水轮发电机组相继建设成功并投入使用。虽高速运转的水轮发电机组运行中的振动是不可避免的，但如果振动幅度过大，就会对水轮机机组安全、稳定、可靠的运行造成一定的不良影响，本文对水轮机发电机组振动的影响因素与相应的处理方法进行了分析，可供后续同类机组提供借鉴。

关键词：水电站；水轮发电机；机组振动问题；处理方法

1水电站水轮发电机组的结构与工作原理

水轮发电机的部件十分繁杂，其中主要有定子、转子、励磁装置。定子主要是由定子机座、定位筋、定子铁芯等所构成的；转子则主要是由主轴、轮臂、轮毂、磁轭、风机、端压板、磁极、制动阀片等所构成的。水电站水轮发电机组关机需要耗费一定的时间，为了有效防止关闭时，电网分解时机组转速太高、太快，并且明确要求转子充分具备较强大的转动惯量。所以，发电机转子的重量非常大，在与发电机同步运行的过程中，水轮发电机的励磁绕组必须通过直流电流，从而建立起发电机所需的磁场。此外，磁场的变化严格符合正弦波的时间规律。当水轮发电机的主磁场从定子绕组切断时，定子绕组内会产生随时间变化的正弦电动势，产生电能。

2水电站水轮发电机机组振动问题的处理措施分析

2.1水力原因造成振动处理措施

为避免尾水管涡带和气蚀造成机组振动现象，那么需要将导流翼板与导流瓦安装在尾部流通管入口处，以减小并消除涡带产生振动，与此同时，通过补气等方法也可以对振动进行减小和消除。

为防止卡门涡所引起的水轮机振动，通常情况下，可以对卡门涡频率与叶片固有频率进行改变，也可以对叶片型号进行改变，削薄出水边，进而减小、消除正反侧面形成交变漩涡力量。

为防止止漏环间隙不当导致振动情况，需要对叶片固有频率与卡门涡频率进行改变。在实际运作中，我们可以发现对止漏环间隙进行适当增大，可以让机组振动得到有效减小，这主要是因为转轮偏心运动会因为间隙的增大而减弱，进而影响转轮背面止漏环间隙压力。与此同时，通过对补气孔面积进行增加处理，也可以有效防止因冒水而导致尾水位抬高现象出现。

2.2加强对轴承的维护

推力轴承存在缺陷也是造成水轮发电机机组振动的主要因素，当机组中的推力头与轴之间存在配合不严密，或者由于卡环不均匀而引起压缩垫出现破坏等，都会引起机组轴线发生变化，造成运行中的大轴出现不稳定状态，同时导轴瓦间隙不均匀、轴承润滑和冷却不良以及轴承与固定止漏环安装出现不同心等现象也会增加机组的横向振动。为了有效降低发电机机组振动，相关维护人员需要加强对以上部件进行检查，及时发现问题并做好维修工作，对此需要做到以下几点：第一，定期检查水轮发电机机组轴线对正情况，同时将主轴旋转中心线调至机组中心线上，如果在检查中发现轴线与机组中心线出现偏差较大时，则会对机组的安全、稳定运行造成影响，因此维护人员需要及时进行检查和维护；第二，维护人员在调整推力瓦受力过程中，需要将转轮位于转轮室中心，同时保证各推力瓦受力均匀，从而有效提高发电机组的稳定性；第三，维护人员在调整轴承间隙值过程中，需要保证电机轴、导轴承轴颈、集电环等符合要求，并在检修过程中需要按时进行轴承检测，若出现异常现象则需要及时进行有效处理，避免因为推力轴、导轴承等存在缺陷而造成机组振动增加，影响发电机机组正常运行。

2.3电气原因造成振动处理措施

针对电气原因造成的水轮机组振动情况，需要对其进行定期的检修测试，在水轮机组的运行过程中，针对电气原因造成的振动问题要做到早发现早解决，同时，需要对电气方面的监控保护力度予以加强，找到电气原因造成的电气故障，对其进行有效处理。遵循定子绕组交流耐压试验项目及标准，转子单个磁极、引线、集电环、刷架交流耐压标准与绝缘要求以及转子绕组试验项目及标准。水轮发电机机组各部位振动允许值可以对水轮机组进行相关试验，在试验过程中主要项目包含了调速器无水开闭导叶试验、蜗壳充水试压、机组空转、带负荷试验、甩负荷试验、发电机开停机试验等；同时，需要对水电发电机组全摆度、净摆度、倾斜值进行计算，对摆度大小与方位进行分析，对绝缘垫刮削厚度进行计算，调整处理机组轴线，在水轮机转轮出厂之前与大修之后，需要对其进行静平衡试验。除此之外，还需要进行接力器压紧行程试验、引水系统充水试验、锁定投、退试验等。在引水系统充水试验中，试验目的主要为检查引水系统充水时间，在操作过程中，需要检查机组油压装置工作的正常性，对引水系统充水时间进行仔细记录。

3水轮机电组的维护要点分析

3.1日常维护要点

做好水轮发电机组日常维护，可以有效确保水电站水轮发电机组安全、稳定运行。因此，在日常维护期间，可以通过以下方式进行：第一，在日常维护期间，全面掌握水电站水轮发电机组运行环境和情况，并且要求管理人员定期清扫水轮发电机组，这样才能够为其良好运行提供优质环境。第二，定期检验水轮发电机组，及时更换磨损情况比较严重的零部件。比如，为了防止调速器发生生锈腐蚀情况，则需要对其进行保养和维护。

3.2水轮发电机组的定期试验和轮换

定期试验工作，主要包括每月初期检查安装间层消防设施，检修排水泵主备用切换，检查直流蓄电池，积极性低压储气罐排污，检查水轮机层和配电室的消防设施，检查空压机主备用切换；每月中旬需要检查中控室绝缘工具，巡检技术供水泵、消防室、压力容器，总结机组运行参数；每月下旬需要检查安装间层消防设施，巡检直流蓄电池组，低压储气罐排污检查以及水轮机层消防设施检查等。

3.3安全隐患清扫维护

按照水电站水轮机的运行情况，则应当定期清扫水轮发电机组，确保水轮发电机组设备的清洁程度，周边不能堆放杂物，表面无积水。此外，还应当全面排除各项安全隐患，避免造成水轮发电机组无法正常运行。

3.4发电机组用油管理

对于小型水电站来说，发电机组的用油问题会极大影响设备正常运行。首先，用油管理问题主要表现在巡检人员管理设备用油状态方面，比如，设备出现严重的用油乳化现象，主要是由于管理不当而掺杂水分和杂质。其次，存在未知油质情况，用油存在盲目性。还有部分设备管理人员混合使用绝缘油和机械油，影响设备润滑质量，导致机件出现严重损坏情况。为了避免用油盲目性，应当分开存储和管理绝缘油、机械油，并对不同油种做上标记。比如，对于水电站润滑油使用来说，应当优先选择3号钠基润滑脂和钙钠基润滑脂。在运行2500h之后，应当对轴承进行清理，并且使用新型润滑油。在添加油脂时，应当注重加油量为轴承腔容积的60%左右，在使用期间坚决不能混合使用不同规格润滑酯，避免出现油脂变质情况。对于滑动轴承来说，则应当采用机械润滑油。水轮发电机组在运行过程中，应当对轴承的油位进行检查，确保油位始终处于标准油位线上，按照设备运行情况确定用油时间，一般来说，润滑油使用时间不能超过12个月。

4结束语

综上所述，水轮机发电机组在运行的过程中振动问题是避免不了的，所以对水轮机发电机组的振动问题的处理应该尽可能的以预防为主要措施，同时治理为相应的辅助措施，在这样防治的过程中采用一系列科学的方法和措施，最大程度地消除水轮机发电机组产生振动的根源，以此确保水轮机发电机组能够安全、稳定、长久的运行。

参考文献：

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[2]方友林.水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法研究[J].机电信息，2015（09）：51+53.