国产600W混流式水轮发电机组振动偏大原因分析及处理

周家波

【摘  要】水轮发电机组是电站平稳运行的重要保障之一，但是由于各方面因素的影响，导致水轮发电机组在运行过程中由于某些部分受力不均而产生一定程度的振动，从而影响机组的正常运行。如果振动超过了最高标准线，那么将会对发电机组造成无法挽回的影响，从而对企业的长久发展产生阻碍。因此，本文以600MW的混流式水轮发电机组为例进行研究，分析造成机组振动过大的原因，并提出相应的解决方案，以保障水轮发电机组能够平稳运行[1]。

【关键词】水轮机;发电机;振动

引言：在某些特殊的环境下，由于外界环境的差异，直接导致混流式水轮发电机组在运行过程中出现无法避免的水力干扰与压力脉动等情况，还有机组设施在安装过程中可能会存在一定程度的不规范，长此以往，会加快水轮发电机组的损耗，从而缩减其使用寿命，甚至还有可能会对相关的工作人员造成安全威胁，给企业带来不必要的经济损失[2]。

1.振动过大对混流式水轮发电机组的危害

1.1零件松动

振动如果超过了相应的标准范围，并且长此以往下去，将会对机组内部的零件构成极大的威胁，常见的主要是螺栓松动、机架、顶盖内的油气水管路连接法兰螺栓松动等等，这些看似不起眼的问题会对发电机组的稳定运行造成极大的安全隐患，导致发电机组出现渗漏的情况，从而对企业造成无法挽回的影响。

1.2机组零件损耗过快

由于混流式水轮发电机组设备安装不规范，长此以往，导致机组内部的零件在长期的振动下磨损严重，尤其是某些薄弱区域在长期的振动之下，非常容易发生损坏，裂纹一般容易在转子支臂组合焊缝、承重机架组合焊缝以及布置在机架内、顶盖内的各管路接头焊缝处发生。水轮发电机组中的零件损坏不仅会给设备的正常运行带来风险，还会影响设备中其他正常的组件，从而引发安全问题。

1.3对水轮发电机组水下部件的危害

水轮发电机组水下部件处于比较隐蔽的区域，并且还会对整个机组的运行造成一定程度的影响。转轮室内的水力扰动会加速水流中的溶解气体析出，形成气泡溃灭后对转轮、尾水管低压区形成气蚀，气蚀不断对本体金属造成破坏，使得设备的运转出现问题，振动加剧对强度降低部位的破坏[3]，非常容易出现零件损坏，对机组的平稳运行带来威胁。

2.混流式水轮发电机组振动过大的原因分析

2.1机械方面

由于水轮发电机组在运行过程中受到外界条件影响较大，而外界环境又在时时刻刻发生着变化，很多具有不确定性的因素都会对发电机组的零件造成磨损，甚至导致某些关键部分的材料损坏过度而掉落，这样水轮发电机组原有的平衡将会被打破，长时间在机组承受范围之外作业，直接导致了设备原有的偏差进一步加大从而出现混流式水轮发电机组振动过大。还有一方面就是在设备的检修过程中，对某些损坏部位的焊接导致了原本的平衡被打破，使得其同心度增大，振动也随之增大。这一偏心力对于机组轴承有着很重要的影响，也是导致机组振动增大的一部分原因。还有就是发电机组的轴线与轴承的镜板之间存在夹角，这样联接法兰就会受到一个弯矩。当轴承与固定的止漏环不是均匀受力的情况下我们的机组径向振动就会发生[4]。

2.2电磁振动

首先，电磁振动容易发生在转动零件部分，就是上文所说的打破受力平衡。这样电磁力也就随着产生了浮动，在振动变大的时候，电流也会随之变大，所以机架振动也变大了。基于此，发电机组气隙内会产生为相应的磁场，这时候就会无法避免的产生特殊波动，从而引发机组振动。

2.3水力振动

此种情况发生的重要原因是由于水流在从叶片中流出时水量不对等，从而形成流体紊乱的情况，对尾水管进行不平衡的冲击，从而引发强度较大的振动，与此同时，这一部分的水流压力较为复杂，极易造成管道内部发生损坏，从而使其振动强度增加。

3.混流式水轮发电机振动过大的处理方式

3.1轴线位置不规范引发的振动过大的处理方式

轴线位置出现偏差的大部分原因都是由于水轮机轴与发电机轴之间的角度存在偏颇、水轮机轴和发电机轴连接法兰螺栓紧固力矩没有达到要求或紧固不对称导致法兰倾斜、推力轴承镜板与推力瓦面水平度超标。想要有效的解决轴线不规范的问题，最重要的一点就是要分析水轮发电机组在不同因素下的数据信息，然后找到其中轴线容易出现偏差的区域，进行重点计算，推算出其需要调整的量，一般情况下是在弯折的区域添加保护垫，使其恢复原始形态。

3.2轴承损坏而引发的振动过大的处理方式

混流式水轮发电机组的轴承主要可以分为两个部分，其一是推力轴承，这一轴承作为整个机组的重要组成部分，担负着整个转动部件的重量，还在一定程度上影响着机组的轴向水推力。因此，在机组运行过程中，如果推力轴承出现较大的水平偏移的话，整个镜板就会发生移动，从而致使机轴出现倾斜。想要有效的解决这一问题可以直接对轴承的支柱油箱所受的力进行调控，使得每一个弹性油箱都能够收到均匀的力。当遇到偏差过大的情况，就需要对推力轴承座水平进行调整，通过调整下机架水平来调整推力轴承的水平。而混流式水輪发电机组的导轴承主要是负责机组转动过程中产生的径向力，在导轴承转动时间过长时，其对机组的作用力将会减小，从而使得机组的大轴缺少约束从而摆动过大，在一定程度上会对轴承在成损坏，从而增加机组振动。想要有效的解决这一问题，可以对振动过大的区域进行检查，尤其是其中的轴承受力，找出问题所在的同时对其进行调整，将轴瓦间隙调整到合理的区间内，并进行加固，以防其再次松动。

3.3水力因素引起的振动过大的处理方式

由于这一因素涉及到的范围较广，工作人员在处理过程中的难度也相对较大，所以在处理过程中需要工作人员对导水机构和转轮进行检查。根据振动区域对机组进行分析，并且在机组运行时，绕开这一部分，改善导水机构和转轮室及尾水管内的水流流态，避免出现尾水低频振动及卡门涡带的发生。

4.结语

通过上文的分析可知，针对造成振动过大的不同原因采取不同的解决办法，能够有效的避免振动过大对混流式水轮机组带来的影响，从而提升其运行的稳定性与安全性。对于部分较为复杂的问题，需要进行多次的实验对比才能够确定，在水轮发电机组这方面，我们仍旧还有许多未知的问题需要探索，以往本文能够为后续的研究工作提供一定的帮助。与此同时，对于电站的建设还需要进一步的完善，为我国电力行业添上浓墨重彩的一笔。

参考文献：

[1]杨艺，高仁琼.某水电站卧式冲击式水轮发电机组振动严重超标的分析与处理[J].四川水力发电，2017，36（05）：106-107

[2]何勇，杨小松，宋质根.混流式水轮发电机组定子机座水平振动超标分析与处理[J].水电站机电技术，2017，40（08）：61-65

[3]徐泽强，朱勇军.九峰辅助电站水轮发电机组振动问题的分析与处理[J].小水电，2016（05）：48-50

[4]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.

（作者单位：贵州乌江水电开发有限责任公司构皮滩发电厂）