水力发电机组轴系振动特性及其故障诊断分析

水力发电机组轴系振动特性及其故障诊断分析

发表时间：2017-09-04T17:07:37.297Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：赵红伟

[导读] 摘要：随着社会的全面发展，水力发电机组轴系振动特性及其故障诊断分析十分重要。其能够使得水力发电机组的体系结构得到相应的优化。

（新安江水电厂）

摘要：随着社会的全面发展，水力发电机组轴系振动特性及其故障诊断分析十分重要。其能够使得水力发电机组的体系结构得到相应的优化。本文主要针对水力发电机组轴系振动特性及其故障进行相应的分析，并提出了相应的优化措施。

关键词：水力发电机组；轴系振动；故障诊断；分析

为了能够使得水利发电的效率得到相应的提升，在进行振动体系结构的分析过程中，其需要采用多种不同的形式使得水利发电的效率得到显著性的提高。在进行具体的故障诊断过程中，其需要对轴系振动结构进行较为明确的数据分析。从而使得其故障的整体诊断效果更加显著。

一、水利发电机组轴系振动特性分析

1.1水利发电机组振动规则

为了能够使得整体的水利发电效率得到相应的提升，在进行发电机组的整体控制。在轴承的整体支持上，其同样需要对轮机的径流的变化进行主轴系统参数的变化进行分析。在推力轴距的变化上，其需要对模型进行参数性的设计。一般情况下，其机组在正常的运行过程中会发生一定的振动。可以采用有限元复模态法计算了水电机组轴系横向回转振动的自振频率及临界转速。这样，其轴承的推力在整体的运转过程中同样会发生一定变化。在主轴的方向系统上，其需要利用发电机组的轴向变化规律对系统方程进行参数的求解。这样，其整体的振动规律就能得到确定。同时应用周期变换将叶片和转子的祸合振动方程转化为常系数微分方程，分析了转速、叶片阻尼等系数对转子系统稳定性的影响。

1.2水利发电机组的振动参数计算

在进行整体的参数计算中，其首先需要明确其机组的运动状态。对于机组的各种特性变化进行体系参数的整体分析。在机组的数据处理过程中，其还要对微分运动的模拟数值进行转子质量的选取。通常，在质量参数转移的过程中，其偏心率会随着偏心重量进行参数的设计。可以取0.5-3.3mm。【1】在离心数据的处理过程中，其同样需要对系统圆盘的径向位移参数进行相应的程序改变。最终使得其机组转子的偏心质量进行相应的程序改变。从而使得转子系统得到相应的平衡，最终达到相应的减震目的。其机组偏心质量的位移结构图如下所示：

从圆盘的径向位移中我们能够十分清晰的看到，其圆盘在不同的位移参数中会得到不同层面的改变。同时，其水利发电机组在横向范围的震幅也会出现不同的变化。其圆盘1的径向位移参数会随着时间的推进而逐渐地增加。但整体的增幅并不明显，其圆盘2的径向位移参数相对较大，在0.5-3h的范围内，会有较为明显的增幅。最终使得水利发电的效率得到明显性的提高。【2】

二、水力发电机组轴系振动的故障诊断分析

2.1水利发电机组的故障分析

2.1.1机械因素

为了能够有效地提升水利发电机组的效率，在进行故障分析的过程中，其首先需要对其机械因素进行相应的考虑。在保证机组逐渐地稳定情况下，其需要对机械部分的惯性以及摩擦力进行参数的考虑。在保证其运行稳定的情况下，需要对其机械的运行进行相应的故障检验。引发水力发电机组振动的机械因素指振动中的干扰力来自机组机械部分的惯性力、摩擦力等。通常来说，当其机组的整体润滑不足时，其很容易出现一定的机械故障，从而使得水力发电机组的轴系统难以得到全面性的维护。

2.1.2电气因素

由于现代的机械化水平逐渐地提升，其轴系统在整体的运行过程中同样很容易出现轴系统故障。其主要会表现在以下几个方面：

①绕线电阻出现的短路。这样情况在电气故障中同样十分显著。其首先需要对各个绕组的参数结构进行较为明确的数据分析。目前，很多机组在整体的运行过程中都容易出现短路的情况。主要在于其机组在整体的运行过程中，其温度常常会偏高，从而使得机组中的绝缘线出现脱落或者老化，最终使得机组在电气的运行中出现较为显著的故障。

②发电机气隙不均匀。一般情况下，其发电机的会出现不同的气隙。从整体上而言，其不同程度的气隙在不同的参数层面会发生一定的改变。这就很容易导致其内部气流发生改变，使得机组出现共振。很难还原到原本的气流状态。

2.1.3水利因素

发电机组在整体的运行中，其水利因素的影响也会较为显著。一般情况下，由于水力发电机组振动的水力因素指机组振动的干扰力来

自水轮机水力部分的动水压力。机组运行时，水流对水轮机过流部件产生的扰动力使机组产生交变的机械应力及振动。当其固定的频率发生相应的改变，其绕组的参数也会呈现相应的变化趋势。尤其是对于较大的水利工程而言，其水流的流速以及深浅都会对其造成一定的外部影响，从而使得机组难以得到全面性的运行。

三、水利发电机组故障诊断策略分析

3.1机组振动故障检测

在进行机组故障的检测过程中，其首先需要从机械因素以及电气因素两个方面进行综合性的故障检测。同时，联系振动故障的机理对映射性故障进行检测，并进行数据的及时处理。这样，其机组在诊断精确度重复处理下其故障特征会出现。目前，应用较多的诊断方式有智能故障诊断方法包括:支持向量机、人工神经网络、遗传算法、模糊技术的综合处理使得机组的各项参数都能逐渐地处于正常，最终达到较好地故障检测效果。【3】

3.2机组电气故障检测

在进行机组的电气故障检测中，其需要对机组的各项参数进行相应的明确。一般情况下，其需要结合机组的整体故障变化情况对其各个电路的整体运行情况进行较为明确的参数分析。一般情况下，其机组电路故障可以大致分为三个部分：主电路、控制电路以及辅助电路。相对而言，控制电路是对整个电路的综合控制。因此，在进行程序结构的控制过程中，其需要对不同的电路体系进行相应的数据分析。最终使得水力发电机组的各种故障得到有效地排除。

四、结语：

水力发电机组轴系振动特性及其故障诊断分析十分重要，其能够使得各种故障的检测效率得到全面性的提高。在进行故障检测的过程中，其首先需要对机组轴系统的振动特性进行较为明确的分析，并对振动参数进行较为精确的计算。然后对轴系统的机组故障进行明确的探讨，采用多种不同的方法使得各种故障得到有效地排除。最终使得水力发电机组的运行效率得到明显的提高。

参考文献：

[1]姚剑飞,崔亚辉,宾光富,刘亮. 超临界汽轮发电机组N+1支撑轴系失衡振动特性分析[J]. 北京化工大学学报(自然科学版),2016,(04):78-83.

[2]田国成,赵乾. 汽轮发电机组轴系振动故障的相位差诊断法[J]. 热力发电,2010,(09):30-34.

[3]严可国,柳亦兵,徐鸿,周雁冰. 基于双谱分析的大型汽轮机振动故障特性提取[J]. 中国电机工程学报,2010,(02):98-103.