黃商

摘 要：影響水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的因素有很多，文章對(duì)電磁閥因素、機(jī)械因素以及水利因素三項(xiàng)主要因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，依照水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素探討出合理的解決方案，希望對(duì)未來(lái)水電廠在利用水輪機(jī)發(fā)電時(shí)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組振動(dòng)影響因素的分析及采取相應(yīng)的處理方案提供有效的借鑒。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；影響因素；處理方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TV734.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）27-0127-02

Abstract： There are many factors affecting the vibration of hydraulic turbine generator set. This paper analyzes in detail three main factors： solenoid valve factor， mechanical factor and water conservancy factor. According to the influence factors of turbine generator set vibration， this paper discusses the reasonable solution， and hopes to provide an effective reference for the analysis of the influence factors of generator set vibration caused by the use of turbine power generation in the future hydropower plant and the corresponding treatment scheme.

Keywords： turbine； generator set； vibration； influencing factors； treatment scheme

近些年以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的水利發(fā)電事業(yè)也獲得了非常顯著的進(jìn)步和發(fā)展，各種類(lèi)型的大型、中型以及小型的水輪發(fā)電機(jī)組相機(jī)建設(shè)成功并且很快的投入使用[1]。在水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中還是經(jīng)常性地出現(xiàn)相應(yīng)的振動(dòng)問(wèn)題，這對(duì)水輪機(jī)機(jī)組安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行造成一定的不良影響，下面我們著重分析一下水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素與相應(yīng)的處理方案。

1 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素

1.1 電磁因素

若是當(dāng)不確定的磁極發(fā)生了短路的情況之后，會(huì)使得磁動(dòng)勢(shì)逐漸減小，與之相對(duì)稱(chēng)的磁極磁動(dòng)勢(shì)卻不會(huì)因此出現(xiàn)任何的變化，之后便能誕生出一個(gè)和轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出同向轉(zhuǎn)動(dòng)的不平衡磁拉力，由此就導(dǎo)致了機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)的情況。定子鐵芯的組合縫如果出現(xiàn)了松動(dòng)的問(wèn)題，或者是鐵芯本身發(fā)生了松動(dòng)的情況，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。若是定子繞組的固定不科學(xué)，當(dāng)電氣負(fù)荷比較高的時(shí)候，也會(huì)讓機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。

1.2 機(jī)械因素

相較于一般的臥軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，中大型水輪發(fā)電機(jī)組基本上是立軸，如某水電站的機(jī)組，就屬于立軸滾流式。面對(duì)這樣的情況，各個(gè)部位的導(dǎo)軸承往往不會(huì)承載著靜載荷，軸頸也不會(huì)出現(xiàn)靜偏心。機(jī)械因素所導(dǎo)致的機(jī)組振動(dòng)一般表現(xiàn)于不同的方面[2]。

（1）如果發(fā)電機(jī)組在空載低轉(zhuǎn)速的情況之下發(fā)生了相對(duì)顯著的振動(dòng)情況，則可以分析出引起這類(lèi)問(wèn)題的原因是機(jī)組緊固的零部件出現(xiàn)了松動(dòng)的問(wèn)題，再就是軸線發(fā)生了曲折的情況、中心尚未對(duì)準(zhǔn)等。

（2）如果發(fā)電機(jī)的振幅及機(jī)組轉(zhuǎn)速的二次方呈現(xiàn)出較為明顯的正比關(guān)系，水平振動(dòng)的幅度比較大，則可以判定為導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的原因是機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分出現(xiàn)了質(zhì)量不平衡的情況。

（3）如果發(fā)電機(jī)組振動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈，同時(shí)還出現(xiàn)了撞擊的聲音，應(yīng)該考慮引起機(jī)組振動(dòng)的原因是相關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件處于相互碰撞的狀態(tài)之下。

（4）如果發(fā)電機(jī)組振幅伴隨著機(jī)組負(fù)荷發(fā)生的變化呈現(xiàn)出顯著的變化，則應(yīng)該考慮的原因是主軸較細(xì)或者是軸本身的剛度不符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 水力因素

（1）汽蝕

汽蝕被列入水力因素的范疇之中，通?？梢詣澐殖鋈N主要的類(lèi)型，也就是間隙、空腔、翼形。其一會(huì)讓轉(zhuǎn)輪室發(fā)生破壞，葉片的周邊和轉(zhuǎn)輪體的局部等部位受到負(fù)面的影響[3]。其二常見(jiàn)于水輪機(jī)座環(huán)內(nèi)側(cè)，同時(shí)也可見(jiàn)于尾水管的上半段。其三則是常見(jiàn)于葉片的背面和輪翼的周邊。在汽蝕的影響之下，水輪機(jī)的表面會(huì)遭到破壞，同時(shí)還能引發(fā)比較劇烈的振動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生較大的噪音。在機(jī)組部分負(fù)荷時(shí)，機(jī)組振動(dòng)相對(duì)明顯，這種情況也會(huì)出現(xiàn)噪聲問(wèn)題，振動(dòng)的頻率一般是在300-500赫茲，被列入高頻振動(dòng)的范疇。

（2）尾水管渦帶

尾水管渦帶是水輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際振動(dòng)的時(shí)候相對(duì)常見(jiàn)的振動(dòng)源，除去引起機(jī)組振動(dòng)的情況外，還會(huì)導(dǎo)致壓力脈動(dòng)等相對(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，渦帶在擺動(dòng)的過(guò)程中，不但會(huì)讓水輪機(jī)發(fā)生振動(dòng)問(wèn)題，還會(huì)導(dǎo)致引水系統(tǒng)及廠房共振等問(wèn)題出現(xiàn)，嚴(yán)重的誘發(fā)電網(wǎng)功率擺動(dòng)問(wèn)題。

2 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的處理方案

2.1 采取相對(duì)合理的振動(dòng)測(cè)試方案

在水電站中的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組往往會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，這是不可避免的問(wèn)題，應(yīng)該重視其合理性，采取適宜的測(cè)試方案，保證將影響降至最低[4]。

（1）儀表測(cè)試法

此類(lèi)方式相對(duì)簡(jiǎn)便且靈活，涉及到的儀器包括測(cè)振儀和百分及千分表等。測(cè)振儀可以及時(shí)的將機(jī)械振動(dòng)時(shí)間歷程測(cè)試出來(lái)，在分析及對(duì)比的過(guò)程中，獲取到更為精確地機(jī)組振動(dòng)頻率及波形等相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)。百分及千分表等也可以及時(shí)的將機(jī)組振動(dòng)的振幅測(cè)出來(lái)，這樣便能保證相關(guān)工作的開(kāi)展更加順利。

（2）振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

這種系統(tǒng)通常涵蓋著傳感器、信號(hào)變換及處理等不同的裝置。在借助于專(zhuān)業(yè)傳感器及信號(hào)變換裝置的基礎(chǔ)上，把實(shí)際獲取的振動(dòng)量合理的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，再適當(dāng)?shù)慕柚诜糯笃鲗⑾嚓P(guān)的信息放大，通過(guò)示波器將其合理的記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)分析儀器的分析加以處理。該系統(tǒng)體現(xiàn)出較高的靈敏度和較廣的頻率范圍，能夠及時(shí)的完成自動(dòng)控制及遙測(cè)等工作。應(yīng)該格外關(guān)注的是此系統(tǒng)的使用可以對(duì)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，但是應(yīng)該采取針對(duì)性的屏蔽措施，避免受到外界的干擾，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生不利的影響。

2.2 準(zhǔn)確分析電磁因素產(chǎn)生的振動(dòng)原因

依照轉(zhuǎn)子磁極鍵的基本情況，在反復(fù)測(cè)量定轉(zhuǎn)子圓度符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，把長(zhǎng)出的部分及時(shí)的去除，在上部及時(shí)加裝擋板。當(dāng)對(duì)磁極鍵固定之后，避免出現(xiàn)偏斜的問(wèn)題。若是磁極已經(jīng)修復(fù)成功，需要及時(shí)的對(duì)轉(zhuǎn)子圓度加以復(fù)測(cè)，保證檢測(cè)的結(jié)果及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相關(guān)的要求[5]。在對(duì)定子鐵芯進(jìn)行定期檢查的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)了松動(dòng)的情況，應(yīng)該及時(shí)的采取措施處理，同時(shí)強(qiáng)化基本的監(jiān)控與監(jiān)管。

2.3 合理判斷機(jī)械因素導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題

重視精密度的提升和同心度的提升，這是降低機(jī)械因素導(dǎo)致振動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵。機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候如果出現(xiàn)較大幅度的振動(dòng)問(wèn)題，可以對(duì)機(jī)組實(shí)現(xiàn)合理的檢查，及時(shí)排除其他因素所致的情況。根據(jù)振動(dòng)顯示的情況，在變速試驗(yàn)中，應(yīng)該明確相對(duì)明顯的振動(dòng)變化情況，由此及時(shí)的判斷出機(jī)械因素所導(dǎo)致的實(shí)際問(wèn)題。在進(jìn)行空載試驗(yàn)的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)存在著有功負(fù)荷及勵(lì)磁電流的影響。在實(shí)測(cè)機(jī)組導(dǎo)軸承間隙的過(guò)程中，能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)間隙呈現(xiàn)出最大值的情況時(shí)，需要進(jìn)行合理的調(diào)整，保證其能夠控制于標(biāo)準(zhǔn)值0.2毫米之內(nèi)。在此之后，啟動(dòng)機(jī)組的過(guò)程中應(yīng)該及時(shí)的落實(shí)振動(dòng)測(cè)試工作，振幅必須要保證在0.04毫米之內(nèi)，消除機(jī)械因素導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題[6]。

2.4 清楚辨明水力因素所致的振動(dòng)問(wèn)題

針對(duì)于尾水管渦帶導(dǎo)致的機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題，可以及時(shí)的在低負(fù)荷區(qū)域中適當(dāng)?shù)难a(bǔ)足氣量，由此能夠及時(shí)的降低相應(yīng)的壓力脈動(dòng)振幅。在加裝了延伸泄水錐后，可以保證渦帶的壓力脈動(dòng)及時(shí)的降低到一定的程度上。在超負(fù)荷的區(qū)域之中，可以及時(shí)的加裝相應(yīng)的加裝帶，其起到的導(dǎo)流作用可以保證減震裝置發(fā)揮出作用，采用角向切割葉片出水邊的基本方式，把渦帶中的壓力脈動(dòng)合理的控制，由此提升出力。針對(duì)于汽蝕原因所致的機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)的通過(guò)尾部流通管入口處的加裝導(dǎo)流瓦改善，也可以適當(dāng)?shù)奶砑訉?dǎo)流翼板或者是對(duì)轉(zhuǎn)輪葉型合理的修正，由此能夠及時(shí)的解決出力問(wèn)題。注意適當(dāng)?shù)谋苊鈾C(jī)組在低壓負(fù)荷區(qū)中運(yùn)行，這樣便能及時(shí)的降低汽蝕可能導(dǎo)致的機(jī)組振動(dòng)幾率。

2.5 機(jī)組振動(dòng)維護(hù)的基本要點(diǎn)

每月必須要適當(dāng)?shù)臏y(cè)量發(fā)電機(jī)定子及勵(lì)磁回路絕緣電阻，同時(shí)在測(cè)量發(fā)電機(jī)定子回路絕緣電阻時(shí)應(yīng)該采用2500V兆表，對(duì)比于歷年測(cè)量值來(lái)說(shuō)不能出現(xiàn)相對(duì)明顯的降低趨勢(shì)，吸收比不可以低于1.6，應(yīng)該及時(shí)的在查明原因的情況下消除[7]。若是發(fā)生了機(jī)電外部的短路問(wèn)題，需要及時(shí)的對(duì)發(fā)電機(jī)重要的部件合理的檢查，同時(shí)對(duì)于發(fā)電機(jī)定子端部位實(shí)施外觀檢查。發(fā)電機(jī)運(yùn)維人員應(yīng)該落實(shí)定期或者是不定期的考核，確保發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況更為優(yōu)良，促使相應(yīng)工作的開(kāi)展更加順暢。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，之后又列舉出水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)相應(yīng)的處理方案。因?yàn)樗啓C(jī)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中振動(dòng)問(wèn)題是避免不了的，所以對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)問(wèn)題的處理應(yīng)該盡可能的以預(yù)防為主要措施，同時(shí)治理為相應(yīng)的輔助措施，在這樣防治的過(guò)程中采用一系列科學(xué)的方法和措施，最大程度的消除水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的根源，以此來(lái)確保水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)久的運(yùn)行。

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