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
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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、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 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。
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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。在机组运转的状态下，流体 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
-机械-电磁三部分是相互影
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 卡门涡列的频
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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。
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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，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
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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 0.6〜I.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，
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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，
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则干扰力主要是机组的机械部分和电磁部分。
总之，除上述论述的故障原因外，水轮发电机组振动产 生还有许多因素。在实际的故障诊断与排除中，需要维修人 员根据以往经验以及对机组各部件工况以及部件更换时间 进行相应的排除，以此避免振动故障造成的机组安全隐患， 保障水轮发电机组的安全、稳定运行。
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