摘要：近些年来,我国的水力发电事业有着很大的进步，各类水轮发电机不管是大中小型号的，都相继建成并被普遍投入使用。水轮发电机组在运行中经常会出现振动情况，这一定程度上影响了机组运行的安全性、稳定性和可靠性。大部分机组在运行的过程中经常会出现振动的情况。本文将重点研究分析影响振动的因素，并针对这些因素提出有效可行的处理方案.
关键词：水轮发电机组；振动故障；诊断技术
引言
我国高水头、大容量水轮发电机组不断增多，机组振动问题日益突出，对水电站机电装备的安全运行、使用寿命以及电网的稳定运行构成严重威胁.与一般动力机械相比，水轮发电机组工作状况复杂，振源较多，引起故障的原因更为复杂，对其振动的测试、分析、故障诊断也异常复杂.所以研究水轮发电机组振动的振源、危害、测试方法、状态监测与故障诊断方法、减振措施等问题具有非常重要的理论意义、工程意义和经济意义.
1 水轮发电机组振动概述
在水轮发电机组运行振动的时候，其主要是以水轮机作为原动力，水能是激发和维持水轮发电机组振动的基本能源。水库的水能不仅可以直接激发和维持水轮发电机组的振动，而且还能够通过间接方式激发和维持水轮发电机组的振动。水轮机的特性对水轮发电机组振动的产生有着决定性的作用。从结构上看，水轮发电机组主要由转动和固定这两部分组成。水轮发电机组的任何一个部件产生问题，都有可能会引起水轮发电机组的剧烈振动。
水轮发电机组振动是旋转机械不可避免的一种现象，若将水轮发电机组的振动控制在一定范围内，那么其对水轮发电机组的正常运行就不会产生太大的影响，可以有效保证机组的安全稳定运行。
但是，当水轮发电机组振动幅度过大，超过机组振动允许的范围时，就会对水轮发电机组的安全带来很大的影响，使得水轮发电机组的各个连接部件发生松动，转动部件与静止的部件会产生摩擦，造成扫堂损坏，不利于机组的运行安全与稳定.
2 引起水轮发电机组振动的原因
2.1 机械振动
2.1.1机组转子的振摆
若机组转子的总轴向力没有通过轴承的中心，就会使轴承因受力不均而产生不均匀轴向变形.转子转动时，总轴向力随之转动，各轴承的变形也变化，从而产生振摆.尤其是当大轴中心找不正、轴线有折弯、导轴承与转子不同心，或水轮机偏离最优工况产生脉动推力时，转子振摆尤为严重.其振动频率为转频和倍转频，其主频为转频.
2.1.2机组转动件质量不平衡
引起的弓状回旋机组转动部件因制造、安装或检修引起的质量不平衡、质量偏心，而导致转动件转动过程中产生离心力，引起弓状回旋，形成振动.当转速接近临界转速时，还会产生共振.振摆频率与转速频率相同.
2.1.3转子“抖动”
机组运行过程中，若导轴承松动、刚性不足、导轴承间隙过大或过小，且运行不稳、润滑不良时，转轴与导轴承间产生干摩擦，导致轴承反向回旋作用，产生横向振动、转子“抖动”.该横向振动的方向和轴的回转方向相反，频率相同.
2.1.4其它机械原因
引起的振动.因导轴承缺陷或间隙调整不当、机组轴系与支承结构刚度不足、水轮机径向盘根密封调整不当或润滑不良，均会产生振动.其振动主频为转频.
2.2 水力振动
2.2.1尾水管涡带引起的振动
机组在最优工况时，转轮流出的水流方向大致为轴向.如果机组工作在低负荷运行区，即实际负荷小于设计负荷时，则会产生一个与旋转方向相同的旋转分量；如果机组工作在高负荷运行区，即实际负荷大于设计负荷时，也会产生一个与旋转方向同向的旋转分量.这时在尾水管中心附近产生旋转涡带.该涡带中心压力较低；如果处于低尾水位时，该涡带中心压力更低，最终导致“空腔汽蚀”.当实际负荷大于设计负荷时，涡带通常比较稳定；实际负荷小于设计负荷时，形成在尾水管内旋转摆动的龙卷状涡带，从而引起尾水管内压力脉动.该压力脉动频率为：
f=n／(60×Z)
式中n为水轮机转轮转速，单位r／min；Z为经验值，通常取值3～4(有时也取值1～5).该频率值及其幅值会随着发电机组工况变化而变化.若该频率接近或等于过水系统水压脉动频率，会产生共振，引起尾水管、管型座和电站水工建筑物等水轮机整个过流系统的强劲的水压脉动，产生振动，导致机组转速不稳，并网困难.如果机组工作在“飞逸”泄水工作状态下，尾水管进口处会产生更大的压力脉动，这时机组产生更大的振动.
3 水轮发电机组振动过大问题的处理方法
3.1 转子磁极圆度的检查与处理方案
在老虎嘴水电站检查工作中，应加强对转子磁极键的松动情况，上、下空气间隙偏差大小进行检查与分析。若转子圆度存在缺陷，就会导致磁力不平衡现象，这是造成水轮发电机组振动过大的一项重要原因。针对转子磁极圆度问题，首先需要对转子磁极进行处理，将水轮发电机组的磁极吊出，然后对这些磁极的鸽尾和鸽尾槽进行修模，确保磁极的水平度和间隙均匀，同时还需清理磁极上面的碎屑，最后重新安装上去。其次，对磁极键进行处理。根据转子磁极键的具体情况，在转子圆度反复测试合格后，把长出的磁极键割掉，并在上部安装一个挡块。与此同时，还需要将磁极键固定，以免磁极键出现歪斜或者上窜等现象。最后，在转子磁极修复处理完成后，对转子圆度进行复核检测，确保检测的数据符合相应标准。
3.2 导轴承的检查与处理方案
从整个水轮发电机组构成分析，水轮机主要由活动导叶和固定导叶构成，且在生产过程中，还会采用其他先进技术以及独特的泵结构的密封技术。在水轮发电机故障检测中，发现水轮发电机组的振动过大，通常情况下是水轮发电机在设计、机械制造以及安装和维护方面存在问题，那么就很容易使水轮发电机组产生振动过大。老虎嘴水电厂的技术人员在对机组的检测过程中发现，导致机组振动过大的主要原因是，水轮发电机组在长期低负荷工况下运行，使得导轴承之间的间隙发生了改变，主轴的摆动幅度增大，这就造成水轮发电机组在运行时，振动幅度慢慢增加，进而影响水轮发电机组的安全稳定运行。
3.3 机组振动维护要点与处理方案
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。
4结语
综上所述，水轮发电机组振动会对正常的生产造成很大影响，因此，针对这个问题，本文首先阐述了到底什么是引起机组振动的主要因素，接着提出可行的有效的解决处理方法。因为在实操中不可避免水轮发电机组的振动情况，所以最好的解决处理方法就是预防，并根据实际情况进行治理，利用这些合理科学的方案措施，最大程度地减少振动，减小振动，以确保机组稳定、可靠、安全地运行。
参考文献：
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