水轮发电机振动原因分析及处理
响洪甸水电站装有4台HL-211-LJ-200水轮发电机，每台机的容量为10 MW，于1958—1961年分批投入生产。

3号水轮发电机组于1960年7月投产，1987年底进行定、转子绝缘的更新改造，更换了定子铁芯，并对定位筋位置进行了修正。

1 振动概况
1991-05-16，运行人员发现3号机下导机架靠4号机方向的一条腿松动。

检查后，用现场加焊补强的方法作了暂时处理。

在经历了前所未有的高水头运行后，运行及检修人员发现该机振动加剧，再次检查发现，下机架的4条腿与基础之间均存在相互蠕动现象。

1991-10-25，用不同手段在不同工况下对3号机振动情况进行了测量。

测量结果表明，3号机的水平振动和垂直振动在大部分工况下都已达到甚至超过规程规定的允许范围(水平0.07 mm，垂直0.03 mm)，特别是转轮压水调相工况时，水平振动达到0.085 mm，垂直振动达0.065 mm。

1991-11-05，对电机气隙进行了测量。

通过对28个磁极气隙测量，发现靠下游侧至2号机侧的半圆气隙普遍偏大，一般在12 mm左右，而另半圆的气隙则在8 mm左右，这个趋势和励磁机的气隙变化基本一致，说明3号发电机的某一部分由于某种原因发生了位移，位移幅度可能在2 mm左右。

2 振动原因分析
1992年9月下旬，对3号机组进行了较全面的振动和摆度测试，并做了频谱分析，得到了幅值和频率等实测数据。

通过研究分析，得出机组振动的原因如下。

(1) 从上机架的垂直振动测量分析出机组在各种测试工况下都存在着明显的8倍转频的振动。

这表明镜板与推力头之间的环氧玻璃垫板有气蚀磨损、镜板与推力头结合面有不平缺陷。

由于镜板与推力头的连接螺栓是8个，故使镜板在运转中呈现8个波浪式变形。

由于推力瓦块数是8块，因此镜板旋转时会受到8倍转频的轴向振动力，并且镜板联接螺栓与推力瓦块数相等，使得每块瓦对镜板产生的轴向振动力是同步的，从而加剧了振动力。

久而久之，造成垫板严重气蚀磨损，并使联接螺栓产生疲劳，严重时发生断裂。

镜板与推力头结合面的不平缺陷，加剧了垫板的气蚀磨损，垫板的磨损使机组的振动变大，这是3号机振动增大的主要原因(在机组大修时检查证明了垫板确实严重气蚀)。

(2) 水导摆度在各种工况下都较大，达到0.45～0.51 mm，超出了允许值，表明橡胶水导瓦间隙变大，需更换或调整。

(3) 上导摆度在2.5 MW负荷工况下达到0.48 mm，超出了允许值；在7.5 MW 大负荷工况下仅为0.14 mm。

(4) 变速试验中，上机架径向振动的转频幅值几乎相同，小于0.04 mm，表明转子机械平衡性能良好，无需再做平衡试验。

(5) 加励磁后与空转工况比，上机架与下机架径向振动增加较大，其频率以转频为主，也有2倍转频分量，表明存在着电磁不平衡力，可能转子气隙不均，转子有椭圆度。

下机架径向振动双幅值达0.15 mm，超出了允许值，需改善发电机电磁不平衡状况，减小下机架径向振动。

(6) 带负荷试验时，可看到在2.5 MW负荷工况，水轮机存在0.78 Hz的涡带振动，使机组的振动与摆度出现最大值，运行应避开此工况。

3 改进措施
(1) 将原钨金推力瓦更新为聚四氟乙烯弹性塑料瓦(简称塑料瓦)，降低了瓦温，提高了运行稳定性。

这种塑料瓦在1～2 mm塑料层下面，粘铸有一层6～8 mm 厚的青铜丝簧弹层，它具有一定的弹性，有0.1～0.12 mm的弹性变形，相当于一块弹性塑料板支撑，能对塑料瓦的变形起到很好的补偿作用，以保持瓦面不变形或变形减小，使瓦面的比压、油膜和温度分布比较均匀。

经过多年的实践表明，运行效果良好，运行瓦温明显降低，运行稳定性提高，而且可以惰性停机。

(2) 重新调整机组轴心和定、转子气隙，更换水导瓦并调整其间隙，控制定、转子气隙为9.80～9.85 mm(原8.0～12.0 mm)、水导摆度为0.17 mm(原0.45～0.51 mm)。

(3) 回装在大修中发现脱落的水轮机转轮泄水锥。

(4) 避免机组在2～3 MW负荷工况下运行，并写入《运行规程》。

在采用上述一系列的处理措施后，3号机组振动过大的情况大为改善。

在至今的几年里多次顺利完成单机调频带地区负荷任务，每年的讯前、讯后振动监测说明振动值均在合格范围，该机组在不同工况下都能稳定、安全和经济运行。