水轮发电机组振动故障处理措施研究

水轮发电机组振动故障处理措施研究

徐刚1杨大光2

1国电大渡河枕头坝发电有限公司四川省乐山市614700

2国电大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂四川省乐山市614900

摘要：文章对水轮发电机组振动故障的原因进行分析，并针对这些原因提出了进行故障处理的相应对策，并以某水轮发电机组进行案例分析，针对其振动故障现象进行振动原因查找，并采取措施进行处理。

关键词：水轮发电机组；振动故障；处理措施；拉平孤星

1引言

水轮发电机组的长时间运行中，最常见的故障类型就是振动故障，而振动类型则主要分为机械振动、水力振动以及电磁振动等，会对发电机组的运行效率造成严重影响，甚至会导致更加严重的故障发生而降低水电厂的运行经济效益和社会效益。所以不仅需要加强对水轮发电机组振动故障的监测，而且分析其故障原因采取相应的处理措施来对振动故障进行预防和控制。

2水轮发电机组振动故障原因分析

2.1机械因素

此原因是引起水轮发电机组振动故障的主要因素，其主要表现在轴承质量存在缺陷、轴承出现磨损、轴承间隙过大、机组轴线不正、转子质量不平衡、转子和定子间的间隙不均匀、支撑机组机架的结构强度和刚度较差原因，以上这些原因都是由于产生相应的干扰而导致机组出现振动故障，其振动特征通常表现为机组振动的振幅随着转速的增加而增加，且通常与转速成正比例关系。

2.2水力因素

引起水轮发电机组振动故障的水力因素主要表现在以下几个方面：一是由于水轮发电机组中的过流部分的水流缺乏稳定性，而且由于进入水轮发电机组中的水流存在不对称的情况，就会导致横向作用力的产生，从而会破坏各个组件之间的拉平孤星和稳定性，引发喘振现象的发生。二是由于水轮发电机组运转的过程中会在转轮室或尾水管内形成不稳定的涡流带，此涡流带的旋转会对流通管内的流体产生低压脉冲而引发组件的振动问题。如果此涡流带的脉冲频率与刚性管道中的流体振动频率相同，也会引起的此管道中产生巨大的流体振动，如果与基建工程的振动频率相同，则会导致其振动加剧。三是机组运行水头不满足负荷要求也会引起振动问题。

2.3电气因素

水轮发电机组运行中导致振动故障的电气因素主要是指电气所产生的磁场力的作用，此时会表现出振动幅度与电磁流量呈正比例关系。而如果发电机组的三相电流不对称，当出现机组故障时就会导致转子接地而引发短路故障，此时会导致电阻值降低以及电流从故障点经过以及电磁场增加的不平衡现象，表现为发电机组的剧烈振动现象。

3水轮发电机组振动故障处理措施

3.1针对机械因素振动故障的处理措施

针对本文中所提到的由于机械因素而引起的发电机组振动问题，则首先需要进行停机检查，并根据监测结果中的振幅特征来针对性的对机械部件中的上导、下导、水导轴承、推力轴承、定子和转子之间的间隙等进行全面检查，如果是定子和转子之间的间隙存在异常而造成转子中心移位等问题，就需要对转子中心进行重新调整，调整完成之后还要对其上导、下导、水导轴承、推力轴承等进行调整。而如果只是轴承的问题，则不需要对定子和转子间隙进行调整。在以上调整完成之后还需要进行开机试运行，确保在机组空转的情况下、加励磁的情况下、以及逐渐加负荷的情况下的机组振动情况，在确保没有问题之后再进行满负荷运行。

3.2针对水力因素振动故障的处理措施

根据本文中对于水力因素而引起的振动故障，主要是从改变叶片型号方面进行振动故障处理，而且对于存在漩涡力量的情况，则需要对出水端进行削薄处理。外还可以在尾部流通管的入口位置进行导流瓦的安装，从而可以避免出现气蚀以及尾水管涡流的现象，降低由于涡流而引起的振动问题；针对混流式机组还可以对大轴中心进行自然补气或尾水管补气来消除尾水管压力脉动造成对机组振动影响；机组运行水头不满足负荷要求引起振动，应台高上游水位使机组满足额定水头运行工况或机组减负荷运行。

3.3针对电气因素振动故障的处理措施

此因素引起的振动故障通常比较难以进行处理，主要是在运行中采取相应的预防措施来进行振动故障的预防，主要的预防措施就是加强对水轮发电机组的检修和维护。检修期间严格按照检修规程规定进行试验，做好数据记录，确保水轮发电机组各设备满足标准要求，在对水轮发电机组检修停、送电前均应进行定、转子绝缘测量，且绝缘合格，最后通过管理和检查力度的加强来对发电机组运行中对故障隐患进行排除，从而避免振动故障的发生。

4水轮发电机组振动处理实例分析

4.1某水轮发电机组概况

以某水电站中的水轮发电机组为例，其机组的转动部分中包括了巴氏合金上导、下导以及水导各六块，所使用的8块推力轴承为刚性支柱式结构。在某天发电机组的正常运行中，日常检查发现其具有较为严重的振动现象，经过初步检查是其振动问题主要存在于上导、下导、水导以及法兰等部位。而且在经过长时间的观察之后发现，此振动问题随着时间的推移其振动的剧烈程度逐渐增强，直至最后无法正常运行而被迫停机检查。在对发电机组的转动部分进行拆解并返厂维修之后，对其转子平衡问题进行检测和校正，通过配重的调整，确保机组的动平衡问题得到改善，并且在重新投入运行之后振动问题得到有效改善。此后对其励磁工况下的振动情况进行检测，没有发现振动异常。但是在发电机组之中仍然存在振动问题，需要对其原因进行全面查找和处理。

4.2振动原因查找

对其上机架的振动情况进行检测之后发现其具有较大的振动值，所以导致在其运行过程中难以对其进行精确控制而造成上导轴承偏离中心的现象，因此会引起定子和转子在长时间的运行过程中出现不平衡的问题。此外，经过检测还发现机组各个部件之间的螺栓基础与支架间的连接存在设计缺陷的问题，不仅容易在运行中出现开裂，而且导致焊接受力传递不均匀，引发轴承漏油以及烧瓦等现象。不仅如此，经过检查还发现此机组中存在较为严重的机组轴线不正、导瓦间隙不符合要求等问题，而且整个机组盘车的上导轴颈圆度偏差较大，以上都是导致机组出现振动问题的原因。

4.3振动故障处理措施

针对此机组检查出的振动故障原因，采取以下措施进行处理。一是对机组固定部件之间的圆度和连接情况进行调整，对轴线的高度和准确度进行调整，加强上机架与上导轴承之间的固定；二是在机组安装过程中，注重对轴线的调节以及配重的精准控制，将上导轴作为基本的切入点与关键点，辅助参考上机架与水轮机上盖当中所现实的计算坐标，进而通过单位的换算，保持整个轴线调整的精准度；三是增加导轴承的支撑强度，或者增加两种钢材之间的沟槽和焊接的深度；四是确保盘车数据符合国家标准。

5结语

在水轮发电机组运行中容易引起其振动故障的原因主要是机械因素、水力因素和电气因素，所以在水轮发电机组的运行中应采取预防措施，尽量避免电气因素引起的振动故障，并且在振动故障发生之后，采取相应的措施进行故障原因查找和检测，针对性采取振动故障处理措施，排除振动故障，并降低振动故障所引起的危害，确保水轮发电组的安全和稳定运行。

参考文献：

[1]孙文.水电站水轮发电机机组振动问题分析处理措施[J].城市建设理论研究:电子版,2016(10).

[2]刘小鹂.水利工程水轮发电机组运行异常问题及其处理措施探析[J].科技与创新,2016(8):103-104.