水电站发电机运行异常噪声成因及维护

水电站发电机运行异常噪声成因及维护

黄旺

德保县多罗三级水力发电有限责任公司533700

摘要：发电机是电力系统的组成要素之一，其稳定运行能够保障稳定的电力供应，满足社会、工业和生活的用电需求。同时，安稳运行的发电机能够在最佳工作状态下运行，从而提高发电效率，降低发电成本，也有助于维持电力系统的稳定性和安全性，避免因电力系统故障而引发的电力中断和事故，并减少设备的磨损和损坏，延长发电机的使用寿命，降低设备维护和更换成本，规避或减少发电机异常运行情况。但从实际来看，发电机运行中，异常噪声十分常见，为避免其造成更大影响，有必要探讨对应的处理、维护措施。

关键词：水电站；发电机；运行；异常噪声；成因；维护处理

发电机安稳运行是能源供应安全的基础，当今社会对稳定的电力供应需求越来越高，加上环保要求逐渐提高，发电机异常运行可能导致排放增加，影响环境质量，所以它的安稳运行越来越受重视。发电机是电力系统的稳定性关键，其安稳运行有助于维持整个电力系统的稳定性，可以提高发电效率，降低发电成本，从而增加经济效益。水电站发电机异常噪声指的是在发电机运行过程中产生的超出正常范围的噪声，可能是由于设备故障、磨损、不平衡等因素引起的异常声音，这些异常噪声可能是设备故障的先兆，如果不及时处理，可能导致设备进一步损坏，甚至引发严重事故；异常噪声也可能意味着发电机部分部件的不正常运行，从而降低发电机的效率，增加发电成本，也会对电力质量产生影响，如电压波动等，影响电网稳定运行。对此，本文的分析很有必要。

一、发电机运行异常噪声及其成因

（一）机械噪声

这种噪声的产生原因主要是由发电机电刷及轴承、所用材料、制造质量等所致，其中相对严重的噪声干扰因素就是转动齿轮噪声与机械振动等[1]。发电机机械震动相对强烈的情况下，会借助地基向各处进行传递，最终会通过地面辐射从而生成噪声。这种噪声的突出特征是传播远、衰减小，且在行成的情况下很难完全隔绝掉。

（二）电磁噪声

电磁噪声在发电机运行中也很常见，大多数情况下，电磁力一般是在转子和定子间的气隙中产生作用，这一过程会有脉动力波及旋转力波生成。受到这方面因素影响，定子振动辐射的噪声就会出现，这种噪声就有电磁噪声之称[2]。这种噪声是以基座、铁心振动为主要来源。出现在基座振动的情况下，噪声会直接产生；而对于铁心振动来说，一般是借助盖板和基座孔等进行噪声的辐射。

（三）排气噪声

发电机噪声中，最常见且能量最大的一部分就是排气噪声，是以排烟管道气柱共振、涡流、排气引发低频等噪声为主。在气流速度加快的情况下，会显著的提升噪声频率。

（四）进风噪声

发电机运行中，充足新风供应十分必要，它可以为发电机处于正常工作状态提供一定保障，也能够达到良好的散热目的[3]。否则很难保障发电机组自身性能的充分发挥。而新风供应中，必然会出现进风噪声。

二、发电机运行异常噪声的维护处理

（一）机械噪声处理

处理机械噪声的过程中，可选择的处理措施如下：第一，为转子静平衡提供一定保障。发电机设备的运行中，转子平衡试验不应忽视，通过该试验可以为其静平衡与要求相符提供保障。通过试验发现设备静平衡不达标的情况下，要进行针对性的处理。第二，将定子动态振幅降低，同时注意发电机声辐射的严格控制。为保障上述目标的良好达成，可通过弹性联结件的应用，使定子刚度有效增强；也可以通过声音吸引及加阻尼等一系列手段的应用，达到优化、改造目的。但需要注意，上述方法应用中，定子铁心轭厚度已固定，所以应用增加阻尼和增强刚度等方法时的难度很大，这方面就要与具体情况相结合，将吸音石棉垫安装在机组坑内铁盖板之下，借此达到对噪声的有效吸收[4]。第三，为发电机连接、安装的准确度提供保障。连接和安装优良与否，和发电机自身、连接件振动情况息息相关，所以发电机的连接、安装要足够正确，为其质量与需要相符提供保障。

（二）电磁噪声处理

为有效处理电磁噪声，首先，要注意转子偏心度的严格把控。受到转子偏心这一因素影响，会出现径向力波，最终会导致发电机噪声由此增大。所以要注意转子制作与安装工序的严格控制，为其偏心度始终处在最小限度提供一定保障。其次，选择减振材料来应用。它可以使发电机结构减振能力得到一定程度的增强。具体可借助隔振或者是树脂，有效固定定子铁芯与绕组，这种方式也能使铁心、基座间隙得到有效固封。此外，可将具备隔振功能的缓冲圈设置在发电机机座之内，或者是将阻尼安装在轴承支撑处，上述方式都有助于噪声的降低[5]。最后，发电机表面动态振动的降低。这方面可通过定子铁心结构、基座间机械连接的优化、调整，以保障机座振动的最小化。通常是以大型或中型电机的应用为主，同时注意系统质量及刚度的优化、调整，这样才可以为振动基座处在内部铁芯振动最小比例范围提供保障，同时也可借助定子铁心厚度的增大，使定子刚度得到增强。因定子振幅、铁心厚度是以反比例关系为主，而生成噪声、定子振幅平方则是以正比例关系为主，所以这意味着在增加50%定子铁芯厚度的情况下，可减少10.5dB的声功率级，该方法虽然具备一定有效性，但会导致发电机重量逐步增加，所以使用中要慎重考虑。

（三）排气噪声处理

该方面噪声处理中，可进行消音器的安装，即在排气管道中安装消音器，通过吸声材料和构造设计来降低排气噪声[6]。也要减少排气速度，通过合理设计排气管道，减少气体排出速度，降低噪声产生。还可设置隔声罩，对排气管道进行隔声罩的设计和安装，将噪声隔离在罩内，降低传播到周围环境的噪声。另外，要注意排气方向的调整。即调整排气方向，避免直接对准敏感区域，减少噪声的影响。

（四）进风噪声处理

消声器的使用在该方面噪声防控上有一定作用，具体是在进风口处安装消声器，通过吸音材料和构造设计降低进风噪声。也可对进风口进行隔声罩的设计和安装，将噪声隔离在罩内，阻止传播到周围环境。另外，要进行合理布局和避免共振。合理安排进风口的布局，避免共振效应，减少噪声的产生；也应注意风道减速设计，在进风道中设置减速装置，使气流减速进入设备，降低噪声产生。增加隔音屏障也是一种有效的处理方法，主要是在进风口附近设置隔音屏障，阻挡噪声的传播路径。

结束语：

综合使用上述的处理手段，可以有效降低水电站发电机运行异常噪声，保障设备稳定运行，减少对周围环境和人员的影响。在设计和运行阶段都要考虑噪声控制的因素，以确保水电站的环境和社会影响得到有效控制。及早发现和处理发电机的异常噪声问题，可以避免设备进一步损坏，确保设备的稳定运行，保障电力供应的稳定性和可靠性。建议通过定期检查和维护，预防问题的发生，降低维修成本，延长设备寿命，提高水电站的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]林巧锋,韦正鹏,张恒,等. 水电站发电机运行异常噪声成因分析[J]. 水电与新能源,2022,36(8):67-70,75.

[2]王文忠. 丰海水电站水轮机运行振动及异常噪声原因分析与处理[J]. 华电技术,2012,34(7):48-50,53.

[3]温华兵,彭子龙,孟繁林. 发电机组橡胶柱销联轴器异常振动噪声诊断[J]. 振动、测试与诊断,2015,35(4):655-659.

[4]王涛,顾轩. 水轮发电机异常振动及高频噪声成因分析与处理[J]. 四川水力发电,2014,33(z2):4-6,31.

[5]徐洪玲. 某型发电机组噪声异常分析[J]. 柴油机,2018,40(2):45-48.

[6]王超,周科衡,何启源,等. 水轮发电机定子磁化试验中的零节点振动问题分析与磁化试验方法探究[J]. 大电机技术,2020(2):30-33.