水轮发电机组振动原因与处理方案 丁霞

水轮发电机组振动原因与处理方案丁霞

发表时间：2018-05-15T10:35:05.117Z 来源：《基层建设》2017年第35期作者：丁霞[导读] 摘要：水轮发电机组是进行水利发电的一个至关重要的设备，我们利用水轮发电机组可以直接的将水流的动能直接转化为我们所需要的电能，与传统其它电力生产的方式不同的是，水利发电这一形式更加清洁环保，并且取之不尽用之不完，属于可再生资源。

国网四川雅安电力（集团）股份有限公司荥经县供电分公司四川荥经 625200 摘要：水轮发电机组是进行水利发电的一个至关重要的设备，我们利用水轮发电机组可以直接的将水流的动能直接转化为我们所需要的电能，与传统其它电力生产的方式不同的是，水利发电这一形式更加清洁环保，并且取之不尽用之不完，属于可再生资源。我国是拥有世界上最大水利发电装置的国家，水利发电技术发展比较成熟。水轮发电机组在水利发电生产过程中占据着不可取代的作用，所以一旦水

轮发电机组出现故障则会直接影响整个水利发电系统的正常运转。本文主要剖析了有关水轮发电机组的振动原因，并具有针对性的提出了相关的解决方案。

关键词：水利发电；机组；可再生引言

我国是世界上拥有资源最为丰富的国家之一，但是与此同时我国又是一个人口大国，能源问题一直都是困扰着我国长久发展的难题。近年来随着社会的不断发展进步，人们正常的生产生活对电能的需求提出了更高的要求，对电能的依赖也变得越来越强。所以仅仅依靠传统的烧煤进行火力发电已经完全不能保障国家发展的需要，在科学技术不断进步的前提下，相关技术人员成功研究出利用水的动能来进行发电的形式，这不仅成功了解决了我们的电力需求。相比较传统的火力发电，水利发电可以在保护环境的基础上最小化的降低生产成本的投入，我国海洋面积巨大，这样一来也有利于更好的利用海洋资源。在水利发电系统中也有一定的障碍影响系统的正常运转，水轮发电机组振动可以直接造成水利发电装置损坏，进而影响正常的水利发电工作进行。这一现象应当引起相关部门工作人员的高度重视，并采取积极的措施从而保证水利发电工作的稳定性和安全性。

一、水轮发电机组振动的危害

水轮发电机组是一种可以将水的动能转换为电能的装置，其主要工作原理就是通过利用水的动能将水轮发电机组内部的转轮转动，从而启动其它的发电装置产生电能。在这个过程中对发电设备造成危害最严重的一点就是水轮发电机组的振动问题，一旦发生振动现象就会对机组造成严重的危害。我们在下表中指出了两种常见的水轮发电机组在工作中可以接受的正常振动幅度。下面我们将具体介绍振动现象对水利发电装置造成的危害。

1）首先水轮发电机组振动会直接造成机组上的螺栓松动，一旦发生结构断裂就会引起其他装置发生振动现象，从而对发电设备造成更加严重的损害影响其使用寿命。 2）振动现象会对水轮发电机以及其它电力设备的焊接处不断的施加压力，虽然所造成的危害不会立刻显现出来。但如果这种额外的损伤长久存在的话就会直接造成结构断裂，情况严重还可能直接造成设备报废。 3）水轮发电机组的振动同时也会使得转轮以及其他相连接的电力设备发生共振现象，如果振动幅度过大的情况下，轻则对发电设备造成一定损害，严重情况下会直接危及到发电厂房的安全性。 4）最后一点是振动对尾水管造成的危害，在水轮发电机组发生振动时会在尾水管内形成涡流脉动压力，严重情况下可能直接造成尾水管的破裂，进而影响正常的水利发电

二、水轮发电机组振动的原因

与一般的电力机械所不同的是，工作人员在对水轮发动机组振动原因探究的过程中，需要考虑各方面的问题。发电机组本身的问题、发电机组的电磁问题、水流压力过大问题等等，这些因素都是相互独立的并且相互作用的，所以在具体的原因探究过程中具有很大的难度。本文主要依据水轮发电机的内部结构图对发生振动现象的原因进行详细的探究。

2.1机械原因

在水轮发电机正常工作过程中，由于转轮质量分配不均衡或者住轴承刚度不够等等因素都会造成转轮不能按照正确的轨道进行运转，各部分之间存在一定的干扰力，这样一来就会直接造成发电机组的振动现象。由于是发电机组转轮以及其他设备的影响造成的振动，所以我们把它归类于发电机组自身的机械原因。

2.2水力原因

因水压对发电机组引发的振动现象我们称为水力方面的干扰，这种类型的干扰具有很强程度的随机性，在具体解决上具有一定的难度。在一些重负载情况下，由于不理想的水流影响转轮正常运转，就会引发振动现象，情况严重会导致转轮的断裂。由于水力原因造成的发电机组振动现象主要包括以下几种情况：①水力原因主要是针对由于水势比较大，在水流进入通流器之后不能保持一定的稳定性，这样一来就会造成力量不对称的现象，加大机组内部的横向力进而使得机组内部各部件的连接失去了稳定性，水轮发电机组便会发生振动现象。除此之外，在水轮发电机空载运行时同样会造成发电机组的振动，究其原因主要因为空气流体如水流一般，空载情况下由于空气流体的不均衡而造成转轮运转不平稳，进而引发发电机组的振动现象。②在水流经过了转轮，经入口位置到输出口位置会形成一系列的涡流列，这种涡流列对转轮两面都会造成猛烈的撞击，在这种冲击频率与转轮片自身的频率相互接近时就是直接引发共振现象，严重情况可能会造成转轮断裂，断裂脱离发电设备的转轮叶片会对机组内部其他设备造成二次伤害，并产生剧烈的声响。③在水轮发电机组安装过程中，一般情况下都会将尾管安装在一个比较低的位置上，但是在结构方便的情况下也带来了一定的弊端。由于安装位置较低，尾管就会形成弯曲，这样在水流输出口的位置上就会造成水流的不稳定，这样一来就会引发尾管的振动，进而引发发电机组其他部件的振动现象。

2.3电气原因

在水轮发电机组振动原因探究的过程中，除了机组本身问题以及水力的原因。还有一个必要重要的方面就是电气原因，在发电机组正常工作运转过程中由于电气所引发的电磁力会直接造成机组内部设备的振动，并且这种振动会随着机组电流强度的大小而不断变化的。我们比较常见的造成机组振动现象的电气原因主要包括：磁场不均衡、三相电流不对称以及机组转子接地等。我们介绍一下比较常见的机组转子接地，在发电机组工作过程中一旦转子接地就会造成系统出现短路故障，此时过大的电流流经电路就会直接造成电磁场的大幅度变化，进而引发剧烈的机组振动现象。

三、水轮发电机组振动处理

在对水轮发电机组振动现象的处理中，应当根据各种造成机组振动的类型，提出具有针对性的解决措施，确保真正的解决水轮发电机组的振动故障，从而更好地保证发电机组工作的稳定性和安全性。

3.1机械原因的应对

针对机械原因造成的发电机组振动故障的现象，我们应当从发电机组自身来寻求解决办法。通过提高轴承刚度，改变轴瓦间距进一步提高发电机组内部结构的精密度，以此来控制机组自身发生振动现象。我们举一个实例：某个水力发电站4号水轮发电机组在运行过程发生了剧烈的振动现象，其振动幅度达到了0.16mm，严重影响了发电机组正常的运行工作。相关设备维修人员对发电机组定子、转子磁极以及紧固零件进行了详细检查维修，并进行的振动监测。结果表明振动现象是由发电机组自身原因造成，因此对机组自身器件进行加固发现振动幅度将为0.03mm，从而解决了发电机组的振动故障。

3.2水力原因的应对

对于卡门涡引起的振动现象，我们可以采用以下两种措施来解决。首先是改变卡门涡频率，常采用改变转轮转动频率来应对，再者是直接改变转轮的型号或直接消除转轮正反面形成的交变漩涡力。对于尾管问题我们需要在通管的入口位置增设相应的装置降低水流压力，从而消除因涡带缠身的振动现象。

3.3电气原因的应对

对于电气原因引起的振动现象，由于其多变性所以很难进行控制。我们在实际维修工作中应当重视从预防的角度上来对振动想象加以处理，首先发电站应当安排专业的技术人员定期的对发电机组内部电路进行检查维修工作，并对发生的故障进行记录登记，做好相关电力设备的管理工作，以便于在发生振动现象之后可以第一时间内找到故障原因，并采取合理的解决措施消除发电机组的振动现象。

4.结束语

总的来讲水轮发电机组的正常运转对水力发电工作具有至关重要的作用，一旦发生振动故障便会极大的影响电力生产，进而影响电力企业的效益以及人们的正常生产生活用电。所以在实际工作过程中相关部门应当加大对发电机组振动故障的重视性，从而更好地保证水轮发电机组工作的稳定性和安全性。希望本文的分析和研究以及解决策略希望能给广大的施工人员和管理人员，希望能给广大的研究人员提供一定的思路和新的思考，希望能对电网系统的稳定安全运行提供一定的保障。当然，由于水平有限，看待问题的全面性不够深入，希望在实际的运行和施工过程中发现有不妥当的地方及时的处理，本文也接收相关研究和工作人员的批评指正，希望与广大同仁共同推动电力系统的稳定发展。

参考文献

[1] 葛王宁.水轮发电机组振动原因与处理措施解析[J].电力建设,2015(05)：139~140.

[2] 敏政,王异凡,王乐,邵翔宇.水轮发电组振动故障诊断和试验研究[J].中国农村水利水电,20099(10):140~142,146.

[3] 黄华珍.水轮发电机组振动原因和处理措施分析[J].陕西水利,2014(4):107~108.

[4] 陈前荣,俞灿平.水轮发电机组运行中剧烈震动的原因及处理[J].小水电,2014(05)75~78. 作者简介：丁霞，（1975年5月），女，助理工程师，大专，从事发电运行工作。