对于水轮发电机组振动的原因及处理方法的研究

1、编号：SM-ZD-53936对于水轮发电机组振动的 原因及处理方法的研究Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing,en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives编制：审核：时间：本文档下载后可任意修改精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT对于水轮发电机组振动的原因及处理方法的研究简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、

2、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。水轮发电机组振动是水电站存在的一个普遍问题，有设 计、制造、安装、检修、运行等方面的原因。水轮发电机组 的振动，在理论上涉及很多学科领域，在机组运行中如何监 视，极早发现异常情况，防止因振动产生的事故是十分重要 的工作，这需要丰富的实践经验结合科学的理论，在维护检 查工作中全面加强设备的动态管理，确保水轮发电机组的安 全稳定运行。随着我国水电工程的快速发展使得我国能源结构调整 奠定了良好的基础，同时也对我国水电企业设备维护与养护

3、工作提出了更高的要求。在现代水电站的运行维护中，水轮 发电机组异常振动是常见的异常现象。如何快速的判断振动 源并进行相应的措施是有效保障机组运行安全的关键，也是 目前水电站设备维护与运行安全的重要工作。在现代水电站 运行经验总结中可以看出，水轮发电机组的振动对水电站机 组甚至厂房的安全、经济效益都有着重要的影响。在现代水 轮发电机组向高转速与大容量方向发展的今天，水轮发电机 组的振动影响更为明显。加快电厂机组振动研究以及对策已 经成为我国水利水电发展的关键。机组振动的原因及相应的处理方法各种干扰力对水轮机的作用是使水轮机产生振动的主 要原因。水轮机的振动可分为水力振动、机械振动和电磁振 动。在

4、机组运转的状态下，流体-机械-电磁三部分是相互影响的。1.1. 引起振动的水力因素1.1.1. 尾水管中水流涡带所引起的压力脉动诱发的水 轮机振动。混流式水轮机在偏离最优工况运行时，尾水管中 将出现涡带，由此引起水轮机振动，并伴有响声，常发生在 30%60%额定负荷范围内。强烈的涡带还可能引起厂房振 动。1.1.2. 卡门涡列引起的振动。当水流流经非流线型障碍物时，在其后面尾流中分裂出一系列变态漩涡，即卡门涡列 第4页/总8页FS 精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT这种涡列交替地作顺时针或反时针方向旋转。在其不断形成 与消失过程中，会在垂直于主流方向引起交变的振动力。当 卡门

5、涡列的频率与叶片固有频率接近时，叶片动应力急剧增 大，有时发出响声，甚至使叶片根部振裂。1.1.3. 转轮止漏间隙不均匀引起的振动。为了减少高水 头水轮机转轮的容积损失，通常采用梳齿形止漏装置。但当 结构不合理或间隙过小时，即使主轴很小的偏心或止漏环少 量的几何形状误差（如椭圆度、不均匀磨损等），都会引起间 隙内压力的变化和波动。间隙大处其流速较小而压力较大， 间隙小处则相反。因而造成间隙内的压力不均匀分布和侧向 水推力，引起转轮偏心变大和振动。1.14 冲击式水轮机尾水上涨引起的振动。正常时，冲 击式水轮机的尾水位与转轮必须保持一定距离，尾水应无压 流动。如果尾水渠壅水回溅到水斗上，扰乱水头

6、与射流的正 常流程，也会引起机组效率下降和振动。此外，运行时处于 转轮附近的空气，会被高速射流带走并从尾水渠中排出，机 壳上的补气孔太小或冒水就有可能使尾水位抬高甚至淹没 转轮，使尾水形成有压流动，不仅产生强烈振动，而且危及机组安全。1.2. 引起振动的机械因素机械方面的因素有：由于主轴弯曲或挠曲，推力轴承调 整不良，轴承间隙过大，主轴法兰连接不紧和机组对中心不 准引起空载低转速时的振动；转轮等旋件与静止件相碰而引 起振动加剧并伴有声响；由于转动部分重量不平衡引起的振 动，随速度上升振动增大而与负荷无关，这是一种常见的现 象。由机械原因引起的振动，只要查清振动原因，采取相应的措施，如通过动平衡

7、，调整轴线或调整轴瓦间隙等， 就能消除。1.3. 引起振动的电磁因素振动的电磁因素是指振动中的干扰力来自电机电气部 分的电磁力，弓I起电磁振动的主要原因有：转子绕组短路、 空气间隙不均匀、定子三项电流不平衡等。这些情况的直接 后果是造成磁路不对称，从而造成磁拉力不平横引起机组振 动。转子空气间隙不均匀分为静态不均匀和动态偏心两种。 气隙静态不均是指发电机定子中心与转子轴心不重合时，定、 转子之间的空气间隙出现的偏心现象，过大的偏心值将在发 电机气隙中产生很大的单边磁拉力，一般情况下偏心误差不 允许超过气隙平均值的 10 %。气隙动态偏心是由于发电机转 子不圆或运行时转子产生弓状回旋而产生，它引

8、起的单边不 平衡磁拉力，随着转子的旋转而引起空气间隙周期性的变化， 单边不平横磁拉力沿着周围作同期性移动，引起机组振动。机组振动试验分析2.1.转速试验分别使机组在 0.6I.ONr的各种转速下旋转，测量机 组各轴承的振动和摆度值，发现振幅不大，改变转速对振幅 影响不大，则排除了以下引起振动的可能原因：轴线曲折， 盘车摆度未调好，导轴承不同心等。在一些机组测量过程中， 发现机组振幅随转速增高而变大，且基本上与转速平方成正 比，分析其主要原因是转动部件静 （动）不平衡引起的。为此， 进行动平衡试验加以处理。混流式机组运行工况多， 转速高，试验时从低转速到高转速对各种工况都要进行动平衡试验， 并综

9、合考虑配重位置和配重块质量。初次配重时，根据动平衡试验仪所测的各轴承最大摆度 及其相角，估算出配重块的质量和配重方位，初次配重质量 与摆度值的对比10kg /200p. pm，加配重后，低速运行机 组，并记录摆度值及其相角。根据新的记录值再进行配重， 并试验和新的摆度和相角。根据新的记录值再进行配重，并 试验和记录新的摆度和相角，分析几次的试验结果，得出发 电机各轴承在转子不同位置配重后各自的摆度和相角的变 化规律，最终进行合理的配重。2.2. 励磁试验在额定转速下测量机组振动值，然后，给转子磁极加励 磁电流，发现振幅并不随励磁电流加大而变大，则排除了磁 力不平衡（匝间短路、气隙不均）引起机组振动的原因。2.3. 负荷试验从小到大给机组带不同的负荷，如果振幅随负荷增减而 增减，并且水轮机导轴承处的振幅变化比上导轴承处的振幅 变化敏感，则水力不平衡是引起机组振动的主要原因。24调相试验使运行机组转为调相工况，如果振幅减小很多，则振动 的干扰力主要是水轮机的水力部分，若振幅没有什么变化，则干扰力主要是机组的机械部分和电磁部分。总之，除上述论述的故