分析水轮发电机组振动存在的问题与措施

分析水轮发电机组振动存在的问题与措施

李悦 关建军 王刚

新安江水力发电厂 浙江 建德 311600

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，对发电机如何降低噪声的研究不仅能够减少我们与发达国家之间的技术距离，而且能够提高我国发电机降低噪声的技术水平。在一台水轮发电机组当中，发电机作为机组最重要的核心部件，它的振动噪声水平不仅会对整个机组的性能影响巨大，它也可能导致发电机相关部件损坏。因此，分析发电机的振动和噪声以及如何降低发电机的振动和噪声是非常重要的。本文就水轮发电机组振动噪声的分析和控制进行论述。

关键词：水电站；大型水轮发电机组；振动问题；解决

引言

随着社会的发展和技术的进步，我国水电机组装机进入一个大型化的时代。单机容量和结构尺寸的日益增大，意味着机组运行一旦出现问题，就会导致严重的安全事故和巨大的经济损失。因此，水电企业对大型机组的安全、稳定运行有更加严格的要求。在设计、制造、安装、调试、运行等机组的全生命周期中，提出更有效的解决振动问题的措施，避免振动问题对水轮发电机组产生危害，有着重大的现实和经济意义。

1大型水轮发电机组振动及其危害

大型水轮发电机组一般采用立轴混流式水轮机，半伞式发电机的结构型式。转轮通过水轮机轴与发电机轴相连，带有三部导轴承及推力轴承。其他主要设备还包括定子、上下机架、冷却器、导水机构等。本文主要讨论机组运行过程中，机械、电气和水力因素导致的以上主要设备的振动问题。常规情况下，大型水轮发电机组发生振动的部件主要包括上机架、下机架、顶盖和转动部分，在某些特殊情况中，振动则可能发生在定子铁芯、导水机构等部件。机械部分惯性力、摩擦力及其他力，电气部分的电磁力，水轮机水力部分的动水压力，都可以造成水轮发电机组的振动。水力因素导致的机组振动具有随机性，主要发生在机组处于非最优工况或者过渡工况运行时，是导致大型水轮发电机组振动的最主要因素。大型水轮发电机组出现振动，对设备的危害是非常严重的，如果没有得到及时的处理，会引发事故，造成严重的损失。包括：（1）造成机组各连接部件松动，使各转动部件与静止部件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏；（2）导致零部件材料和焊缝出现疲劳损坏，产生裂纹和断裂；（3）尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝，严重时可使整个尾水设施遭到破坏，甚至危及厂房和水工建筑物。

2大型水轮发电机组振动的对策

2.1润滑油温

轴颈在轴瓦内的稳定性，将会直接对机组是否会出现振动产生影响。通过对实际情况进行调查分析和研究，发现在机组的具体运行过程中，如果其整体稳定性比较差，那么由于受到外界因素的变化影响，机组势必会引发严重的振动现象。润滑油在实际应用过程中，可以直接在轴瓦内部形成油膜，油膜的形成状态，也会对转子在运行过程中的稳定性产生影响。根据实际情况发现油膜的形成，除了与轴承乌金具有密切联系外，还与润滑油油温之间具有一定的联系。所以在这种背景下，要采取有针对性的措施，实现对油温的有效控制，这样才能够实现对机组振动的有效控制。

2.2动静间隙

通过对水轮发电机组在正常运行过程中的状态进行分析和研究，发现其出现振动会受到很多因素的影响，这些因素如果无法在实践中进行妥善处理，势必会导致水轮发电机组使用寿命严重被缩短，同时还会引发严重的问题。在这种背景下，如果水轮机与轴封相互之间的间隙处于比较大的状态下时，那么很有可能会引发严重的问题，比如，空气出现内漏等严重的问题，这样将会直接对机组的效率以及真空状态产生严重的影响。但是需要注意的一点就是，如果彼此相互之间的间隙不能够控制在比较小的状态，那么势必会导致动静出现严重的碰磨现象。这样不仅会导致机组的振动出现严重的超标现象，而且还会影响水轮发电机组在正常运行过程中的状态。

2.3噪声控制的方法和措施

作为发电机组的主要噪声之一，空气动力噪声的存在不仅严重影响环境质量，并且也会对机组构件的稳定性与可靠性造成不利影响，导致设备损耗加剧、环境污染等严重后果，造成成本上升、资源浪费等问题。噪声声源有三种产生原因：密封不良、二维、三维的分离流动，其中发电机罩前缘产生边缘噪声在科技发展速度越来越快的今天，人们的生活水平和生活环境都在不断的完善与提高，人们对环境影响生活的关注度也越来越高。发电机噪音是水轮发电机组的主要噪声源，要想降低这个噪声，应全面的正确识别噪声源。随着国家可持续发展战略的不断深化，绿色环保行业的发展，发电机噪声作为噪声污染的主要污染源，将会受到越来越严格的限制。因此，如何识别发电机噪声和振动领域的研究，对控制发电机噪声具有十分重要的意义，是整个水轮机行业不断努力的目标。

2.4机组振动维护要点

首先每个月都应该把发电机定子和励磁回路绝缘体的电阻重新测量一次，发

电机定子回路绝缘体电阻的测量采用量程2500V的兆欧表，比之前的测量值比较起来明显降低，低于1.6的吸收比有问题，应该查明原因并解决。发电机励磁回路绝缘电阻应采用量程为500V～1000V的兆欧表测量，如果绝缘电阻值低于0.5兆欧，应及时采取相应措施恢复电阻。如果短时间不能解决这一问题，应由厂工工程师决定，此机组是否正常运行。如果出现发电机外部短路的情况，首先应对发电机主要部件进行外观检查，并检查发电机定子端部，发电机负责人和运行管理人员应不定期的对发电机进行考核和检查，以保证发电机良好的运行状况。

结语

大型水轮发电机组通常装设在水库库容较大的巨型水电站。而大型水库除了蓄水发电外，还兼有防洪、航运等作用。随着丰枯水季节的不同，库区水位会有一个较大范围的升降。因此，水轮发电机组要在水头变幅大的条件下运行，这对其运行稳定性提出了更高的要求。在我国水电站普遍出现的一个难题就是水轮机的振动问题，一旦振动超过国家规定的允许值范围，水轮发电机组的使用年限将大大缩短，并直接影响到水电站的经济效益，因此水电站的运行维护人员应当加强对机组振动原因的排查，及时找出原因并采取相关措施消除，只有早检查早清除，才能防患于未然，最大程度减轻事故影响，维护机组安全稳定的运行，发挥更好的经济效益。

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