浅谈水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法

浅谈水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法

摘要：随着新能源的开发与利用，水力发电成为我国目前一种主要的发电方式。而在水利发电中，水轮发电机组起着非常重要的作用，但是其却存在着振动过大

的问题。因此，本文将对水轮发电机组振动过大的原因进行分析，并提出具有针

对性的处理方法，希望可以有效解决这一问题，从而保证水轮发电机组正常运行。

关键词：水轮发电机组；振动；处理

前言：随着时代的进步，人们越来越重视水力发电的经济性与安全性。而水

轮发电机组作为其中的重要机电设备，对水力发电有着直接的影响。因此，必须

详细分析引起水轮发电机组振动过大的原因，并采取合理、有效的处理方法，将

振动控制在允许的范围内，从而为水轮发电机组的平稳运行提供有力保障。

一、水轮发电机组振动过大的原因

（一）机械方面的原因

机械方面的原因主要有主轴刚度不够、转动部件重量不平衡以及机组轴线不

正等[1]。机组轴线不正指的就是推力轴承镜板和轴线不垂直，且轴线在法兰与大

轴的连接面上发生弯曲。而轴线弯曲主要是因为工作人员在安装或者是检修水轮

发电机组的时候，并没有严格按照相关要求对法兰与分段轴进行合理连接。而这

也就使得联轴螺栓的紧固力矩达不到相关的标准，从而导致轴线容易发生弯曲并

产生偏心力矩。在具体的运行过程中，偏心力矩会使轴承与转动的部件经常发生

碰撞，从而加大了水轮发电机组的振动。转动部件质量不平衡这一问题通常都是

在机组长时间运行后出现的。机组转动部件如叶片等，由于受到磨蚀、气蚀的影响，其金属重量会不断减少。同时，在对受到磨蚀、气蚀等转动部件进行维修后，转轮的重心会出现偏移的现象，从而导致偏心力矩的产生，而这一力矩会引起轴

线的摆动，进而加大水轮发电机组的振动。

（二）电气方面的原因

水轮发电机组自身的电磁力是导致机组发生振动的主要原因，并且振动的幅

度会受到电磁流量的直接影响。同时，运行机组磁场不均等和转子接地等都是水

轮发电机组在出现故障或者是在三相不平衡电流中运行时的主要特征。而水轮发

电机组在实际运行过程中，一旦出现转子接地的现象，就会引发短路等故障，从

而降低电阻值。这也就使得大量的电流在经过发生故障位置的时候，极易造成电

场的不稳定，从而使水轮发电机组剧烈振动，严重的甚至会损坏机电设备，进而

给发电站的工作带来不良影响。

（三）水力方面的原因

水轮发电机组的振动还会受到水压的干扰，尤其是在非设计环境下工作或者

是运行时间过长的情况下，部分机组部件会由于水流的影响，出现强烈的振动，

甚至是出现断裂现象。水力方面的原因具体可以分为通流器件中的水力不稳定、

尾部流通管出现涡流带、卡门涡流以及尾部流通管位置过低等，而这些都会使机

组出现大幅度的振动，从而严重影响其正常运行。例如，定桨式流体输送机在局

部负载的时候，也就是导叶开度在40%到70%之间的时候或者是在最优流体流量

的30%到80%之间的时候，尾部流通关中就会出现不稳定的流体模式。而其产生

的漩涡会使尾部流通管中的流体发生低压脉冲，通常脉冲率是Fw=n/（3-6），若

是导叶开度在40%到70%之间的话，脉冲压力就会达到最大，从而严重影响发电

机组的正常运行。

二、水轮发电机组振动过大的处理方法

（一）机械因素的处理方法

要想有效解决由于轴承不正造成的水轮发电机组振动过大的问题，首先，要

缓慢转动机组的盘车，并收集相关的数据，之后根据数据信息分析机组各个部位

的摆度，准确找出轴线弯折的具体位置，然后通过详细的计算算出合适的位置以

及需要调整的精确的量，最后，对轴线进行处理，使其恢复垂直状态。通常情况

下是以加热的方式处理轴线弯折处的法兰，并对轴线进行调整，从而降低振动的

幅度。要想处理好机组轴承缺陷问题，可以从推力轴承与导轴承两个方面进行。

在处理推力轴承的时候，可以合理调整推力轴承弹性支柱油箱的承受力，从而保

证每一个弹性油箱在转子落下的时候受到的力都是均衡的。若是推力轴承的水平

偏差值过大，就需要合理调整下机架的水平，从而推力轴承的水平得到调整，降

低其偏差值，从而有效减少机组的振动。而在处理导轴承的时候，要仔细检查发

生剧烈振动的部位的轴承，并对其进行调整，把轴瓦间隙控制在允许的范围内，

同时还要把瓦螺栓打紧，并做好防松动的工作，从而有效控制机组振动的幅度，

使其可以正常运行。

（二）电气因素的处理方法

对于由电气因素造成的振动过大问题，必须通过定期的检测与维修来解决。

应该加大检修的力度，并通过实时监控，及时发现存在的相关问题，并对其进行

合理解决，从而有效降低水轮发电机组的振动。针对定子铁芯未压紧的原因，可

以通过听定子的振动声音来判定，并将其重新压紧就可以有效解决这一问题。针

对发电机的空气间隙不均匀的问题，可以通过在安装过程中严格按照标准进行安

装或者是在检修中仔细检查与准确测量等方式来解决，从而有效降低机组的振动。

（三）水力因素的处理方法

为了有效解决水力因素造成的水轮发电机组振动，可以从以下几方面进行：

首先，针对卡门涡流造成的振动，一方面，可以通过削薄出水的一边或者是改变

叶片的型号等方式，来减少甚至是消除正反两面形成的漩涡力量，从而减少机组

的振动。另一方面，可以通过改变叶片的固有频率或者是改变卡门涡流的频率等

方式的，来有效控制机组振动的幅度。其次，针对尾部流通管引起的振动过大的

问题，可以通过在尾部流通管的入口处安装导流翼板以及导流瓦等，降低漩涡带

引起的振动。同时，做好补气工作也可以对机组振动幅度进行有效控制。最后，

对于止漏间隙不当造成的振动问题，可以通过改变涡频或者是叶片固频来解决。

通过实践可以发现，对外止漏环进行适当的增加，可以减弱转轮偏心运动的影响，从而有效降低机组的振动。另外，增加补气孔的面积，可以有效解决尾水位过高

淹没转轮或者是冲击式水轮机的补气孔太小等问题，从而控制机组振动的幅度，

使其可以平稳运行[2]。

结论：进入新时代后，水轮发电机组的振动问题越来越突出，严重影响到了

水电站的正常工作。因此，必须通过调整轴线、调整导叶开度以及定期检测等方法，从机械、水力以及电气等方面对振动进行有效控制，提高水轮发电机组的安

全性与可靠性，从而促进水电站更好的发展。

参考文献：

[1]胡林涛,何光利.立式混流式水轮发电机组振动增大原因分析及处理办法[J].

科技创新与应用,2016(19):97.

[2]贡卓,李玉梅.水轮发电机组振动过大的处理与分析[J].西藏科技,2014(02):69-72.