水轮发电机组中振动的原因及处理
发表时间：2018-07-02T10:43:01.497Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：孙鹤张洪旭[导读] 摘要：对于水轮发电机组来讲，只有保证其正常稳定的运行，其经济效益才能得到充分保证，如果水轮发电机组出现问题，将会对其运行造成严重危害。

（松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂吉林吉林 132108）摘要：对于水轮发电机组来讲，只有保证其正常稳定的运行，其经济效益才能得到充分保证，如果水轮发电机组出现问题，将会对其运行造成严重危害。

本文就针对水轮机发电组振动过程中形成的危害进行简单的阐述，从多个角度提出机组振动的具体原因，根据具体的原因提出针对性的解决措施。

关键词：水轮；发电机；振动；原因；处理水轮发电机组振动的原因比较复杂，常是多种因素引起，但是某一振动因素，定会引起某种规律的振动。

通过一些试验，根据振幅和频率的特点，先初步处理一项，再看试验效果，并进行下一项试验，逐步查找原因及处理，将振动值降至允许范围。

1、水轮发电机组振动概述
在水轮发电机组运行振动的时候，其主要是以水轮机作为原动力，水能是激发和维持水轮发电机组振动的基本能源。

水库的水能不仅可以直接激发和维持水轮发电机组的振动，而且还能够通过间接方式激发和维持水轮发电机组的振动。

水轮机的特性对水轮发电机组振动的产生有着决定性的作用。

从结构上看，水轮发电机组主要由转动和固定这两部分组成。

水轮发电机组的任何一个部件产生问题，都有可能会引起水轮发电机组的剧烈振动。

水轮发电机组振动是旋转机械不可避免的一种现象，若将水轮发电机组的振动控制在一定范围内，那么其对水轮发电机组的正常运行就不会产生太大的影响，可以有效保证机组的安全稳定运行[2]。

但是，当水轮发电机组振动幅度过大，超过机组振动允许的范围时，就会对水轮发电机组的安全带来很大的影响，使得水轮发电机组的各个连接部件发生松动，转动部件与静止的部件会产生摩擦，造成扫堂损坏，不利于机组的运行安全与稳定。

2、水轮发电机组振动所带来的危害
水轮发电机组振动时产生的危害主要有以下几点：①发电机组的部分紧固部件会产生松动甚至断裂的情况，同时也会连带着连接部件的振动，使得它们的使用寿命急剧缩短。

②使得机组的零部件出现金属和焊缝之间的疲劳损坏区，时间一久，损害就会更加严重，甚至会出现裂缝，进而使得它们完全报废不能使用。

③更为严重的是水轮机组的共振，如机组设备与厂房的共振，就会在不同程度上破坏厂房以及里面的各种设备。

④水轮发电机振动会使机组旋转部分相互磨损得更加厉害。

⑤尾水管中会形成涡流脉动压力，情况严重时，尾水管壁会因压力而裂开，而且也会破坏整个尾水设备。

3、水轮发电机组振动的缘由
和一般的动力机械不同，水轮发电机组发生振动的时候，需要考虑到多个方面的因素，具体包括以下几点：①机组在运行的过程当中必然会出现强烈振动。

②水流在水轮机运作的时候会产生压力，发电机自身的电磁力与一些固定部件所形成的振动会导致零部件出现振动。

另外，还有一点需要注意的是，对于机械、流体、电磁在发电机工作的时候也是相互影响的。

3.1机械方面的原因
因为机子振动会导致干扰力的出现，而且这些干扰力是由于机械自身的摩擦、惯性力等一系列的作用力产生的，因此，需要注意权衡各个方面的因素，包转子质量不过关、主轴刚度较弱等等。

3.2水力方面的原因
所谓的水利方面的原因，具体指的就是动力水压对于水轮机所造成的影响，同时，对于此也是难以控制的，简而言之，就是其随机性较大，尤其是当水轮机过度运行或非设计的时候，机组的组件由于水流状况而导致振动剧烈，在严重的情况下，还会导致断裂问题的出现。

通常情况下，机组的振动通常会随着水头的降低而不断的减弱，由于单位体积水流的能力与水头、高负荷等有着紧密的联系。

（1）通流器件当中的水力稳定性较低，在水流转轮的情况下，会发生不对称的问题，就会导致横向作用力的出现，进而使得各个器件之间的连接变得松动，此外，当低载荷与零载荷运行的时候，会发生剧烈的振动，因此，流通通道不对称会导致流体不对称问题的出现。

（2）尾部流通管出现涡流带，涡流带为一种相对而言较为复杂的流体形式，定桨式流体输送机在部分载负40~70或者是最优液体流量的30~80%的时候，在尾部流通管当中，会产生一种全新的流体模式，此流体模式基本上表现出螺旋形状，其涡流的重点会往另外一个方面进行转动，导致了尾部流通管的流体形成大程度的低压脉冲，其脉冲率大概是3~6，在范围是在40~70%，脉冲压力的数值会呈现出最高值，使得其无法正常稳定的运行。

当涡流带脉冲率与发电机部件的振动频率出现共振的时候，此单元器件会振动，导致其发电量不断的减少。

（3）卡门涡流，当流体绕经轮片自入口输出的时候，会导致其在输出口的位置产生涡流，在轮片的正面与反面间断轮流形成的时候，将会导致轮片受到流体的影响，当撞击频率与轮片自身振动频率接近的时候，和出现共振问题，通常情况下，唯有当其中范围之内的水头与开度的情况下，会导致涡流列导致的震荡，会导致轮片的底部出现裂缝，当发生事故的时候，会有很大噪音的产生。

（4）尾部流通管安装的位置较低，通常情况下，转桨式流体输送机的尾管安装的位置都非常低，流体输出口会产生不稳定流体，假如拐弯之前的稳定性较低，低尾管会导致流体和弯道管入口的距离缩小，不平稳流体在拐弯的时候，会导致单元部件出现振荡现象。

3.3电气因素造成的振动
对于发电机组来说，电气所造成的磁场力是造成此单元机组振荡的关键因素，振动幅度与电磁流量之间存在着正比例的联系，同时，发电机组在不对称的三相电流当中，当发电机组发生故障的时候，转子接地。

在发电机组运转的过程当中，由于产生转子接地，会导致短路问题的出现，会导致电阻值不断的降低。

当有很多的电流从故障点经过的时候，会使得电场出现不平稳的问题，导致发电机组剧烈的振动。

4、水轮发电机组振动的处理措施分析 4.1机械方面的原因的应对措施
机械因素的影响，要想进一步降低振动，就需要积极的采取有效的措施来促进其精密度与同心度的进一步提高，具体的方式方法有进行轴线的调、对轴瓦间隙进行改变等等。

4.2水力因素造成振动的应对措施
（1）防止卡门涡流出现振动主要有两种途径：①采取相应的措施进行叶片型号的改变，可以将出水的一端进行削薄处理，进而使得正面与方面可以形成交变漩涡力量逐渐变小甚至导致所有漩涡力量的消失。

②通过进行卡门涡流频率的改变的方式。

（2）防止气蚀和尾水管涡流而导致机组振动问题的出现，需要在尾部流通管入口的位置进行导流瓦与导流翼板的出现，这样一来，可以有效的降低涡流的振动，甚至还会使得振动降低。

同时，消振还有另外一个措施就是补起。

（3）积极采取有效的措施对卡门涡流频率与叶片的频率进行调整，对于由于止漏间隙不合理而造成振动，通过不断的实践发现，可以积极采取有效的措施来增加外止漏环间隙能够进一步降低机组振动，由于间隙的扩大会导致转轮偏心运动的削弱。

4.3电气因素造成振动的改进对策
对于由于电气因素的影响而导致的振动，需要合理安好时间，定期的对其进行检查，在具体的运行过程当中，应该坚持实行早发现早处理的原则，加大保护监控的力度，第一时间将故障问题找出，根据具体的问题采取相应的解决对策。

5、结语
就目前而言，在我国水电站普遍出现的一个难题就是水轮机的振动问题，一旦振动超过国家规定的允许值范围，水轮发电机组的使用年限将大大缩短，并直接影响到水电站的经济效益，因此水电站的运行维护人员应当加强对机组振动原因的排查，及时找出原因并采取相关措施消除，只有早检查早清除，才能防患于未然，最大程度减轻事故影响，维护机组安全稳定的运行，发挥更好的经济效益。

参考文献
[1]肖黎.水轮发电机组的随机振动分析[J].长江科学院院报,2009(09):10-11.
[2]桂中华,潘罗平,陆力.水电机组状态监测与故障诊断研究新进展[J].中国水利水电科学研究院学报,2009(03):16-17.
[3]胡东海.水轮发电机组振动在线监测和故障诊断研究[D].浙江大学,2008(03):22-24.。