水轮发电机组轴承振动原因浅析

冯云鹏

摘要：水轮发电机机组在工作中振动不仅会对某些部件造成弹性形变或塑性形变，从而使部件出现裂纹、断裂等现象，还会造成发电机组部件之间的连接部件出现松动现象，缩短各部件的使用寿命，因此为了有效提高发电机机组的工作效率和各部件的使用年限，相关工作人员需要不断改进发电机机组振动问题的处理方法。

关键词：水轮发电机组；轴承振动原因；策略

中图分类号：TP216 文献标识码：A

引言

水轮发电机的振动和其他机械的振动在一定方面上是有不同之处的，而它们的相同之处都是利用本身的机器转动去引起振动，而且在水轮发电机组振动的时候需要考虑水轮过水流动的各个部分流动压力和各个部件的影响，机组是靠机械、电磁、流体三部分相互作用力的影响下进行正常的运动，比如：水流引起机组的振动的时候，发电机组的定子和转子之间会出现缝隙大等问题，这会导致定子之间和转子之间的空隙扩大导致机组转动部分的不平衡，如果转动部分之间发生变化，那么发电机的磁场和水流流场都会受到影响，最后使水轮发电机振动时出现一系列的问题，所以说水流流体、电气和机械是导致水轮发电机组振动的问题所在，如果只在这三者的关系上去研究水轮发电机组的振动是不够的，我们最好从机械、电气和水力这三大方面进行探讨研究，并和管理、检修人员进行讨论，最后能够找出方法去解决它。

1水电站水轮发电机组轴承振动的原因

1.1转子质量不平衡

转子质量不平衡会导致转子轴心和重心产生偏心距，当主轴旋转的时候，转子质量会偏离重心，主轴会弯曲变形，主轴的变形量和振动的幅度有很大的关联且成正比例关系，在制造之前要对转子进行动平衡等试验，这样可以保证转子重量平衡，也可以消除振动的问题。

1.2轴线不正

轴线不正会出现振动时的弓形旋转、增大离心惯性力两个问题，其中弓形旋转主要是指转轮几何中心和转子偏离旋转中心，会让振动的方向向着纵向或者横向的方向发展，这对导轴承和推力轴承有很大的影响作用，这两个因素都会使振动的幅度增大，在水轮发电机组运行的时候会出现导轴承的间隙特别大、使用寿命比较长等情况。另一种情况是推力轴承处会发生摆正等现象，为了防止这些情况对水轮发电机组运行时产生的影响，在安装时我们一定要对轴线进行检查并调整各轴承之间的间隙。

1.3导轴承缺陷

在运行的过程中导轴承出现不平稳等不良状况时，会让弓状出现横向振动，使导轴承出现摩擦等症状，会使导轴承间隙过大、转轴振动过大，所以我们必须调整导轴的间隙，这样才会让支座的振动和转轴之间能够在规定的范围内振动。

1.4水力振动

（1）水力不平衡。水轮的振动是因为水流失去平衡而造成的，這主要是因为过流通道两边不对称，比如：涡壳的形状没有达到所规定的标准，那么导叶就不会均匀扩张，会导致轮船两边的压力不匀、在流道中有不明物质等问题。

（2） 尾水管中水力不稳定、不平衡。由于尾水管中的水压周期性不稳定导致尾水管的水力不稳定，压力脉动会使机组振动，同时会对尾水管造成威胁，如果圆周分量的旋流的分量达到一定的值时，会使尾水管发生周期性的变化、会引起管壁的振动、会影响水轮机组的正常运行。

（3） 涡列。当水流直接从流口流出时，会在流口周围发生涡列，让对叶相互攻击，在水头和开度时会发生涡列的振动，会使轮周围产生裂纹，所以在水力方面都会存在一个振动区，为了让机组正常运行，我们一定要及时找出方法去解决它。

2水电站水轮发电机组轴承振动的处理途径

2.1采用避震运行措施

为了有效避免出现发电机组振动，在安装发电机组时需要尽量避开各台机组出现振动和空蚀范围，以坝卡河电站为例，具体措施为以下几点：首先，由于一级电站主要将灌溉与发电相结合，因此其特点为水头和流量变幅比较大，最高水头能够达到（417 米），而最低水头为 12m，电站设计流量为 2.5m 3 /s，水渠道全长 5km，内管直径为 0.774～0.85m。其中水轮机单机出力为 3400kW，型号CJ461-W115/1×13 冲击式水轮组，其中发电机单机出力为 3200kW。冲击式机组具有水头高、压力大一级用水量少的特点，在灌溉过程中会出现高水头，在此过程中工作人员需要以减小汽蚀和降低振动为主；其次，由于水轮机喷针开度达到一定程度后，射水线的不均匀与偏移，从而造成机组振动。

2.2加强对轴承进行维护

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。为了有效降低机组发电机机组振动，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，则会对机组的安全与稳定造成影响，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增强导轴承的支撑强度

通过这种方法，解决导轴在设计过程中强度方面的缺陷因素。在当前的导轴设计当中，通常表现在强度方面。强度设计较差，导致整个发电机组出现振动的状况时，将会导致轴承松动以及间隙增大的状况。处理这种问题，可适当的增加两种钢材之间的沟槽，进而增加焊接的深度，为可靠性提供保障。

2.4注意对过流部件的维修

以冲击式水轮发电机组为例，水力发电机机组在工作中，水流通过压力管喷嘴的射流作用，最终激发转轮旋转。在此过程中维护人员需要对喷针开度、出水流量等进行检查，避免转轮因为射水线偏移失去轴对称而产生横向力，造成转轮振动。同时维护人员还需要加强对喷针、喷嘴以及转轮等进行检查，避免当水流的射流线偏移造成巨大的轴向串动，从而引起振动，引起水轮机出现疲劳或断裂。除此之外，还需要对水流通过水轮机时的间隙射流等进行控制，维修人员还需要加强对发电机组各部件之间的检查工作，及时发现潜在的问题，并进行处理，将问题消灭与萌芽之中。与此同时，水电站还需要定期组织设备维修人员进行维修和检查工作学习，以此提高自身专业素质，在遇见一些问题时能够及时作出正确的处理，有效降低水电站因为设备问题而造成的损失，在培训和学习过程中要重点学习水电站水轮机组振动问题的分析和处理，从而降低机组振动对水电站发电造成的影响。

结束语

综上所述，为了有效降低水电站水轮发电机机组振动现象，工作人员需要加强对各部件进行定期检修，保障其正常运行。经过对上文分析可得，在降低发电机组振动中需要注重水轮机喷针开度设置、推力轴检修以及喷针射水线和转轮中心线的分布和表面粗糙度检查降低气蚀；因此水电站水轮机发电机机组振动问题处理方法，能够充分应用到水电站维护中来。

参考文献

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[2] 兰国龙 . 波波娜水电站水轮发电机组振动原因分析及机组动平衡试验 [J]. 甘肃水利水电技术，2011，47（10）：19-21.

[3]刘圣文.水电站水轮发电机组振动原因分析及处理[J].建筑工程技术与设计，2013（03）.

（作者单位：大唐观音岩水电开发有限公司）