水轮机发电机振动问题的分析与处理方法

水轮机发电机振动问题的分析与处理方法

发表时间：2019-05-16T10:42:49.553Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：欧亮[导读] 摘要：在我国，水电作为一种重要的清洁能源受到了政府及社会的高度重视，而且我国对于水电开发更是居于世界前列。

（五凌电力有限责任公司托口水电厂湖南省怀化市洪江市托口镇托口水电厂 418106）摘要：在我国，水电作为一种重要的清洁能源受到了政府及社会的高度重视，而且我国对于水电开发更是居于世界前列。水轮机发电机是水电站生产电能的主要设备，为我国的水电事业发展作出了重要的贡献，但是水轮机发电机的振动问题严重影响了机组的寿命与安全，必须得到妥善的解决与处理。因此本文针对水轮机发电机振动问题的成因作详细阐述，并就此提出一定的解决方法，以为业内作为参

考。

关键词：水轮机发电机；振动；稳定性；处理方法水轮机发电机对于水电行业本身的重要性不言而喻，这是将水能转化为电能的重要媒介工具。而且近年来伴随智能化技术的发展，无人值班、远程控制的水电厂是未来的发展趋势，但是由于水轮机发电机的振动问题致使电厂的安全性大受影响，这在一定程度上阻碍了这种去世的发展。因此，为了保障水电厂的安全性，解决水轮机发电机的振动问题是当前迫在眉睫。

1.水轮机发电机振动问题原理及危害分析

我国的水电事业发展居于世界前列，诸如三峡水电工程等大型的水电工程更是世上绝无仅有的水电工程。而水轮机发电机是水电站当中极为重要的组成部分，它的稳定性更是受到了相关人士的高度关注，而振动问题作为影响水轮机发电机安全与稳定性的重要因素更是必须得到高度重视与处理。

1.1水轮发电机组振动的原理

水轮机发电机主要组成部分包括：固定部分与旋转部分，而当水轮发电机组工作时，部分的水轮机发电机由于某些部分出现问题或故障导致了机组出现不稳定性振动。而当气隙处于不对称状态时，定子与转子之间不平衡的磁拉力致使水轮机发电机出现振动。

1.2水轮机发电机振动的危害

水轮机发电机振动的危害不只是对发电机本身具有较大的影响，最重要的是它有可能危害到水电站本身的安全性。由于尾水管会发生低频压力脉动致使水管壁开裂，一旦发电机机组振动频率与尾水管低频压力脉动的频率发生共振，共振会直接致使机组发生大幅度振动，有可能致使机组的零件脱落，甚至造成机组的松动，这将导致机组整体的安全性能受到极大的影响。

2.水轮机发电机振动原因

在水电站的运行当中，水轮机发电机机组产生振动的主要是受到以下三个方面的影响：水力、机械、电磁等方面。而一旦水轮机发电机产生振动必定在一定程度上对水轮发电机组的安全造成影响，正是因此，只有详细的分析水轮机发电机发声振动的原因才能找到解决水轮机发电机振动的方案。

2.1水力因素

水轮机发电机发生水力振动主要是受水轮机当中动水压力而形成，而这主要是受到水力不平衡、汽蚀、尾水管涡带等所引起。

由于不少水电站为了节省建设成本，忽视了调压井的建设，但是与之带来的“脱流”问题严重困扰了水电厂。一旦水电厂并没有建设水电厂，脱流几乎是无法避免出现，而这个过程而形成的压力将直接引发水轮机发电机的振动，继而影响了水电发电机组的安全。

其次，气蚀所引发水轮机发电机的振动也是由水力所引发振动的一种，只要有空腔气蚀出现，必定会引发水轮机发电机的振动。而且虽然在预先的设计上根本不可能出现水力不平衡这一状况，但实际上由于现实中的诸多限制诸如安装、加工误差等都有可能致使出现水力不平衡，继而影响到水轮机发电机出现振动。

2.2机械因素

机械原因也是致使水轮机发电机产生振动的重要因素之一，这主要是由于误差、零件缺陷等导致。首先，一旦导轴承的刚性不足或直径不满足设计要求都可能致使导轴承之间产生横向振动力，而这将会导致水轮机发电机发生振动；其次，紧固件的松动也将导致水轮机发电机产生振动。而且水轮发电机组内由于内部的摩擦也将导致水轮机发电机发生振动。

2.3 电磁因素

电磁也是影响水轮机发电机振动的影响因素之一，由于发电机的转动导致受到不平衡力的影响从而致使发生振动。而且由于水轮机发电机的转子及磁极的不同，这也将导致磁极中存在的拉力不平衡，最终导致了水轮机发电机发声振动。

3.水轮发电组振动故障的识别

解决水轮发电机组振动问题的关键是对于振动故障的准确识别，只有正确的判断振动故障的类型才能够解决相关的故障。当前主要有以下三种方法能够判断振动故障的类别，具体包括振动实验、振动部位、振动频率等方式。

3.1振动实验识别故障类型

振动实验是诊断振动故障的方式之一，通过振动实验可以直接判断振动的类型，主要的方法包括转速试验、励磁实验等。转速试验顾名思义是通过在固定的转数之下启动水轮发电组机组，以此检验检测部位的振幅与频率，根据频率的不同可以判断具体的故障类别；励磁实验则是通过改变励磁电流，观察其实际变化规律，从而找到判断故障类别的依据。

3.2振动部位判断故障类型

通过振动部位判断故障类型首要的任务是明晰各种振动所代表的故障类型，例如水导轴承处振动明显大于其他部位时，则是表明存在水力不平衡这一类型的故障，这是一种极为常见引发水轮发电机组振动的类型；其次如果是上机架处振动较其他部位十分明显，则是表明存在机械故障，而这还需要具体明确究竟是何种因素致使的故障；

3.3振动频率判断故障类型

振动频率是所有判断故障类型最为有效的方法，它是利用测振仪直接对振动频率进行测量与判断，减少了由于人类自我判断所造成的误差，更加客观与真实的数据显示了故障的类型。而且在长久的测量过程当中，人类发现了一些规律可以直接判断故障的类型。例如振动频率与机组频率一致则是表明转动部分质量不平衡亦或是导轴不合适这一情况；其次，如果振动频率是转速频率乘以活动导叶数时则可以直接表明是由于转轮开口不均匀所造成。

4.水轮机发电机振动问题处理方法

上文已经详细阐述了水轮机发电机振动的成因，而根据这些原因的不同水电站可采取一定的处理措施。针对由于水力因素而导致的发电机振动，水电站首要是不能因为节省建设成本而减少省流井的建设，其次则是需要通过安装分段关闭阀以此减缓导叶关闭的速度，以此彻底解决“脱流”问题；而针对机械因素所导致的发电机振动，水电站首先应保证所有机械的质量过关，尽可能的减少由于零件质量所带来的误差，其次，水电站则是需要保证安装质量，尽可能的减少机械的安装误差；此外，针对由于电磁因素所导致的发电机振动可以直接采取开机试验的方法预防振动的产生，一旦发现水轮机发电机出现电磁振动则立刻借助振动故障的识别方法判断故障的成因，并就此进行检修，修理完毕之后重复上述步骤已确认是否修理完成。

结束语

我国作为水电发展居于世界前列的国家，水轮发电机组本身作为水电当中重要的组成部分更是具有极为重要的地位。但是水轮机发电机本身的振动问题严重困扰了水电行业的健康发展，某种程度上更是严重威胁了水电站本身的安全性。因此，本文通过探析水轮机发电机发生振动的原因，并介绍了几种判断振动故障类型，就此阐述了水轮机发电机振动问题处理方法。

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