水力发电厂水轮机振动异常故障及处理对策

刘高睿

(哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040)

水力发电最常见的问题是水轮机振动异常，其会对发电机组的正常运转造成影响，导致零件损坏甚至断裂，严重危及人身安全。振动时间过长还可能出现共振现象，导致整体设备出现故障，影响正常运行。及时找出原因并合理解决至关重要，可有效保证水力发电厂的安全稳定。

1 水轮机振动对发电机组的影响

水力发电厂水轮机运行过程中出现振动是普遍现象，但是振动频率必须在可控范围内，这样才不会阻碍水轮机正常运行，如果振动异常就会影响水轮机发电机组的正常运行，造成经济损失及人身安全威胁等，主要影响包括以下几方面：

水轮机振动异常可能会对发电机组的零件造成影响，使部分零件处于疲劳工作状态，振动严重会导致零件损坏，造成安全隐患。振动异常时间过长，会使发电机组零件连接出现松动，加剧振动频率，导致连接位置出现断裂或连接零件破损的情况。振动异常会对发电机组的转动位置造成一定程度的磨损，振动严重会导致转动位置温度过高，烧坏转动位置的零件，使滑环与电刷之间的磨损程度增加，发生电刷冒火花的情况。振动异常会对尾水管壁造成影响，使尾水管中水流脉动压力过大，导致管壁出现裂缝，严重时可能出现整块钢板掉落现象。振动异常可能会出现共振现象，导致水力发电厂整体设备出现故障，造成严重经济损失。

2 振动异常故障原因

2.1 水力原因

水轮机内外压差不同，由于水轮机内部水力不平衡，导致振动异常。水轮机中的液态水在产生力时的稳定程度不够，对水轮机发电机组的正常运行造成影响，平衡能力较差。由于不同季节及时间变化，水流速度具有不稳定性，这会对水轮机振动造成不同程度影响。水道内部压力原因，由于水轮机尾水管的凹槽导致水轮机振动异常，其与最优工况偏离较大，导致水轮机发电机组运行声音过大。一般情况下，尾水管凹槽的最优工况范围是0.4～0.8倍，如果水道内部压力过大，会增加振动频率，严重时会使水力发电厂出现共振现象。

2.2 电气原因

静态气隙原因，安装水轮机定子与转子时，没有做到安装同心，也可能是定子与转子本身存在质量问题，导致静态气隙不均匀，对水轮机运行过程中的气隙磁场产生影响，出现气隙磁场不均匀甚至损坏情况。气隙磁场损坏后，会对水轮机定子及转子产生影响，导致水轮机振动异常。动态气隙原因，水轮机磁极出现松动情况，气隙在较小的空间位置变化，导致水轮机振动异常。安装和调试水轮机过程中，由于出现动态气隙情况，导致水轮机振动异常。

2.3 机械原因

机械轴线的原因，由于机械轴线不对称，与水轮机转子中心体不同心，或与水轮机发电机组轴心不对称，导致水轮机振动异常。水轮机转动零件原因，水轮机转子运行过程中出现不平衡状态，导致振动异常。

3 水力发电厂水轮机振动异常处理对策

3.1 水力原因处理对策

针对水轮机发电机组内部水力不平衡导致的振动异常情况，需要采取控制水流速的办法，根据不同季节及时间变化合理制订水流速管理方案，减少水力不平衡对水轮机运行带来的影响。针对水轮机尾水管凹槽导致的振动异常情况，需要在安装水轮机设备时，对尾水管凹槽进行优化，使其符合正常运转要求，降低水轮机振动异常概率。

3.2 电气原因处理对策

针对静态气隙原因导致的水轮机振动异常情况，安装过程中，要准确对静态气隙进行测量，采取合理控制措施，保证转子与定子质量，调整好磁极之间的静态气隙空间位置，提高水轮机的支撑能力及动态平衡精度。针对动态气隙原因造成的影响，对水轮机零件进行加工时，要提高精准度，保证零件质量。运输水轮机的过程中要做好保护工作，规范合理地对水轮机进行安装调试，后期维护保养也要着重关注动态气隙，避免出现转子磁极松动问题，降低事故风险。

3.3 机械原因处理对策

针对机械轴线不对称导致水轮机振动异常情况，要严格按照标准要求规范安装水轮机。针对转动零件引发的振动，要在安装调试过程中采取相应解决措施，避免转子出现不平衡情况，保证其正常运行。

4 结语

水轮机运行过程中会因一些因素导致出现振动异常情况，需要对其进行分析，合理处理。发生振动异常情况后，不能只针对水轮机表面进行分析，应运用科学合理的方法对其进行全面分析，制订有针对性的解决方案。要充分掌握水轮机构造原理及内部结构，降低水轮机振动异常几率，随时记录观察水轮机运行状态，保证其正常运行，提高运行效率。