王杰
国网新源公司白山发电厂 吉林省 吉林市 132000
摘要：在水电站工程中，水轮机发电机的振动问题一直是影响水轮机稳定运行的重要原因，增加了水轮机后期维护的难度。此外，水轮机发电机振动问题是衡量新机安装与机组大修时的一个重要动态评价指标。所以，如何减少水轮机发电机的振动，提升水轮机组运行的稳定性，延长发电机组的使用寿命成为很多专家学者研究的重点课题。在实际应用中，如果水轮机发电机组振动现象严重时，则不仅会影响水轮机使用的寿命，还会影响整个水轮机组运行的安全性。
关键词：水轮机发电机；振动原因；处理措施
引言：水轮机是水电站中标常见的发电机组设备，但在实际应用中由于受到水轮机制造工艺、运行环境等因素的影响会造成水轮机发电机组出现严重的振动现象，严重地影响着水轮机的正常运行。基于此，文章首先阐述了水轮机发电机的振动机理，然后，结合工作实际分析了水轮机发电机的振动原因，最后，针对水轮机发电机产生振动的原因，提出了水轮机发电机的振动处理与解决措施，以期为水轮发电机的稳定运行提供参考。
1影响发电机组振动的主要因素分析
1.1电磁因素引起的振动
当单元设备的磁极发生短路，导致磁动势减小时，称为相对于磁极的振动，磁极的振动方向与不平衡张力的旋转方向相同，不平衡张力是由单元振动或运动原因引起的。如果此时定子铁芯的组合接头松动，或铁芯本身松动等，也会引起机组振动。此外，如果定子周围的电阻是不固定的，在较高的电负荷的情况下，该单位将振动。
1.2机械因素引起的振动如果机组轴线不平滑，紧固件松动，中心不准，推力轴承调整不当，在乘务员低速运行时会使发电机组发生明显振动。如果发电机组的振动与机组转速的平方成正比，可能是由于机组转动部分的质量不够平衡，导致机组的振动。如果发电机组振动不仅强烈，而且还伴随着撞击声，那么引起振动的因素，很可能是固定部分的声音与机组的旋转部分相撞。如果发电机组的振幅随发电机组的负荷而变化很大，那么这可能是因为主轴太细或轴的刚度不足以引起振动。
1.3水利因素引起的振动
（1）汽蚀引起的振动
汽蚀是一种水利因素，可分为空腔汽蚀、间隙汽蚀和翼型汽蚀。汽轮机座圈内侧和水管上部经常发生汽蚀，间隙汽蚀会损坏法兰盘、叶片周边，损坏转轮室和转轮体设备，机翼靠近片背的位置经常发生汽蚀。由于燃气时间的限制，汽轮机的工作表面不仅会受到严重的侵蚀和破坏，还会产生强烈的噪声、剧烈的振动。当机组部分加载时，机组振动较强，存在明显的噪声、300-500赫兹的振动频率和高频振动。
（2）尾水管涡带引起的振动
尾水管涡带是水轮发电机组振动中非常常见的振源，不仅会造成机组振动，同时也引起机组压力脉动。一般来说，涡带振荡会引起水轮机发电，机组的振动也会引起引水系统和厂房的共振，容易造成电网的功率摆动。
2水轮机发电机的振动机理
结合工作经验来看，水轮机发电机组产生振动的振源主要体现在水力、机械以及电气方面，而这三个方面相互作用，相互影响，造成了较为复杂的水轮机发电机振动问题。因此，在对水轮机发电机振动问题进行分析时，需要首先对机组振动现象进行分析，并基于分析结果确定造成机组振动的原因，针对性地提出解决措施。一般而言，水轮机发电机组振动源会在一定条件下互相影响，形成一个复杂的情况，且不同振动源于振动因素所造成的机组振动问题程度是各不相同的。因此，对水轮机发电机组振动问题进行分析与诊断具有重要实用意义。
3水轮机发电机的振动处理与解决措施
3.1合理运用振动测试方法?
水轮发电机组在运行的过程中，发生机组振动现象是不可避免的，因此，需要深入地了解水轮机发电机组振动产生的深层次原因，并采取合理的测试方法。就目前来说，最常见的水轮机发电机振动测试方法主要包含仪表法与振动监测系统。其中，仪表法是一种使用范围最广且检测简单的一种机组振动检测方法，使用的仪器主要有振测仪、百分表、千分表等。测振仪能够测量出机组振动时间的历程，并通过分析采集数据测定出机组振动的频率、波形、周期等参数。振动监测系统主要包括传感器、信号变换、处理、放大以及测量装置等。
3.2日常维护措施
在机组日常维护工作中，工作人员应定期进行发电机定子与励磁回路绝缘体电阻的测量，确保机组发电机励磁回路绝缘电阻满足标准。机组在运行时，如果出现发电机外部短路的情况，那么，机组的维护人员首先应对机组的外部间进行检查，查看机组发电机定子端部是否存在运行故障。另外，应结合机组的运行状况，制定机组检修方案，机组运管人员应不定期地对发电机进行检查，确保发电机组具有良好的运行环境。
3.3发电机组振动故障的处理方案?
（1）电磁因素引起振动的处理。在实际应用中，按照转子磁极极键的实际情况，转子圆度合格后能够将磁极键去除，并在其上端添加以挡板，将磁极键固定的原因是为了避免机组在运行的过程中导致其出现偏移。将磁极修复完成后，应及时复测转子圆度，测定其圆度是否依然满足设计要求。在日常的维护工作中，应定期对定子铁芯进行检查，确保固定牢靠。
（2）机械因素引起振动的处理。确保机组精密度与同心度是降低机械因素引起机组振动的主要措施，具体而言主要是通过改变瓦轴间隙、优化机组轴线以及机组平衡的相对改动等。例如，在实践中，作者对某水轮机发电机组进行维护时发现其振动幅度较大，振动幅度高达0.15mm。通过对机组定子、转子磁极、连接螺丝等的分析结合振动测试，判定机组为机械因素引起的振动，进一步分析后得知，机组导轴承间隙为0.45mm，超过标准0.25mm，故在对轴承间隙进行调整后，再次启动机组，振幅降低至0.04mm，消除了水轮机发电机组振动问题。
（3）水力因素引起振动的处理。对于汽蚀原因造成的机组振动，能够通过在机组尾部流通管入口处加装导流瓦对转轮机进行修正进而解决机组的处理问题。同时，机组运行的过程中，应尽可能避免在低压负荷区工作。对于尾水管涡带引起的振动，则可以通过在低负荷区内补充足够气量来减少尾水管的压力脉动振幅。
（4）其他因素引起振动的处理。空化诱发振动是水轮机空化工况下发生的，水轮机转轮出现空蚀问题后会产生较为明显的振动与噪音，在机组超负荷运行是机组振动问题更加明显。所以在实践中，通常是通过提升卡门涡流的频率来避免机组共振问题的产生。
3.4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。如果问题不能在短时间内解决，应该由工厂工程师来处理，由工程师决定机组是否正常运行。如果发电机外有短路，应首先对发电机主要部件的外观进行检查，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时检查发电机，以确保发电机的良好运行状况。
结语：水轮机发电机组在运行的过程中，出现振动问题是不可避免的，因此，机组检修人员在日常的维护中应根据自身工作经验结合机组运行理论，深入分析水轮机发电机组的振动原因，提出针对性的振动解决措施。此外，在对机组进行日常维护的过程中，应对机组进行全面的检查，确保水轮机组的安全精度与质量满足标准，提升机组运行稳定性。
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