试论水轮发电机组常见振动原因

工程技术

试论水轮发电机组常见振动原因

颜双城（国网黑龙江省电力有限公司牡丹江水力发电总厂，黑龙江牡丹江157006）以利用水的动能来产生电力。水轮发电机组在使用的过程中常发生振动，在一摘要：水轮发电机组大多存在于大坝中，定程度上影响了应用效果和设备质量。对水轮发动机组常见振动原因进行了分析，并提出了相应的解决措施。关键词：水轮发电机组；振动；原因中图分类号：TM312文献标识码：A

1作用原理流动的水被引导到涡轮转轮的叶片上，在叶片上产生力。由于跑叶片在旋转，所以力通过一定距离发生作用（通过距离作用的力是作品的定义）。通过这种方式，能量从水流转移到涡轮机。水轮机分为两组，反应式涡轮机和脉冲式涡轮机。水轮机叶片的精确形状是水的供应压力和选择叶轮类型的函数。反应式涡轮机受到水的作用，当压缩机穿过涡轮机并释放其能量时，会改变压力。它们必须被包裹以容纳水压（或抽吸），或者必须完全浸没在水流中。牛顿的第三定律描述了反应式涡轮机的能量转移。大多数使用的水轮机是反应式涡轮机，用于低（<30m或100英尺）和中等（30~300m或100-1，000英尺）压头应用。在反作用式涡轮机中，固定叶片和动叶片都会出现压降。它主要用于大坝和大型发电厂。脉冲涡轮机改变水射流的速度。喷气推动涡轮机的弯曲叶片，改变流动方向。由此产生的动量变化（脉冲）会在涡轮叶片上产生力。由于涡轮在旋转，因此力通过一定距离（作用）起作用，并且转向的水流留下减少的能量。冲击式涡轮机是其中在转子叶片上流动的流体的压力恒定并且所有功输出都是由于流体的动能的变化引起的。在撞击涡轮叶片之前，水的压力（势能）通过喷嘴转换为动能并集中在涡轮上。涡轮机叶片不会发生压力变化，并且涡轮机不需要用于操作的壳体。牛顿的第二定律描述了脉冲涡轮机的能量转移。2振动问题区域2.1横向振动问题。横向振动问题包括：由于不平衡引起的轴系横向振动；循环或螺旋横向振动；摩擦引起的发电机侧向振动；由于海水温度、冷凝器真空度和负载的变化导致横向振动；由于惯性矩不等导致的横向振动；不稳定的横向振动。2.2扭转振动问题。扭转振动问题包括：由于电气故障引起的扭转振动；由于副同步共振SSR引起的扭转振动；由于流体结构相互作用导致的末级LPT中的叶片振动；2X发电机定子绕组端部振动；2X定子铁芯轴向振动；2X定子冷却管振动。除了经常出现在发电厂轴系中的不平衡力经典1X侧向振动之外，还观察到以下其他横向振动：循环或螺旋振动、摩擦引起的发电机侧向振动、由于海水温度变化引起的横向振动、冷凝器真空和负载、不稳定的横向振动以及由于不等惯性力矩导致的横向振动。3振动问题分析水轮发电机组振动问题分析的基础是测量轴承的绝对振动速度（单位为毫米/秒）和靠近轴承或轴端的相对轴振动（单位文章编号：1673-4033（2018）09-0120-01

为um）（位移）。测量通常在两个方向上进行（水平和垂直或在其他方向上，例如45°）。轴承上的测量有时也会沿轴向进行（例如ForsmarkF3所有轴承）。ForsmarkF1在轴承5-6-7-8上有轴向传感器。传感器信号在时域中可用。通过信号处理，可以确定时间或频域中的不同功能：振动信号的时间历程；振动轨道，例如用于轴列的一个位置；短时间或长时间的振动幅度和相位；用于分析频率含量的频谱，例如1X，2X，1/2X，更高的谐波和宽带。典型的频域横向振动示意图如包括：以1X振幅和相位与转速相关的上升和下降曲线（功率=0）；可以添加2X和更高的组件；以幅度和相位向上运行并向下运行极坐标图。极地地块也可用于全速和满负荷的正常运行，以评估运行过程中的变化。除了在频域中的呈现，幅度和相位也对时间呈现，无论是短时间还是较长时间段。例如：振动幅度和相位与时间的短期呈现例如1周或1个月）；轴承静态轴位置的短期介绍（例如1周或1个月）；振动幅度（和相位）与时间的长期呈现（例如1年）；多年来的振动值比较（特别是修订版中的值）。4振动问题的解决为了解释1X横向振动，使用一个非常简单的旋转系统，即所谓的拉伐尔轴（以瑞典工程师G.拉瓦尔命名，1845-1913）。它由具有弯曲刚度c的柔性无质量轴和质量为m且质量偏心率为e的圆盘组成。磁盘固定在轴的中心。在这个简单的例子中，轴承被认为是刚性的。在实际的轴系中，它们是灵活的，并且由于轴承中的油膜而具有阻尼。转子系统以角速度Ω运行。简单的动态系统具有自然弯曲频率ω，其由比率c/m的平方根确定。如果轴系中的1X横向振动与任何标准过高相关，应采取措施减少振动。如前所述，振动可能受系统参数影响，例如，质量和轴的刚度，还可以通过轴承的动态参数（刚度和阻尼），或者通过激励参数（例如，通过权重来补偿原来的不平衡。大多数情况下，在轴系列发生横向振动的情况下，振动问题的缓解是平衡的，其中影响系数的平衡是一种已知和认可的方法。5结论水轮发电机组的振动问题是其应用过程中最为常见的一个问题。振动不仅会影响机组运行的质量，还会对设备造成损坏，因此必须采取有效措施进行预防和解决。参考文献[1]谢建国，理[J].四川夏水定力发电，友.紫兰2017坝电（站3）贯：34-36.

流式水轮机转轮室异常振动处[2]黄2013汤（民7），：黄53-57.

竹霞.水力发电机组的振动特征[J].水利水电技术，（