中国水利水电第十工程局有限公司机电安装分局 四川成都 611830
摘要：随着社会的发展，我国的各行各业建设的发展也有了改善。水轮发电机组作为水电站中的关键部分，其运行中由于转子处于长时间的旋转状态，容易与其他部件发生摩擦而产生振动问题，如果此振动问题比较剧烈，则会加剧磨损问题，造成零件松动以及更为严重的危害。比如可能会出现裂纹的扩大而导致断裂损坏，或者紧固件松动而加剧损坏速度、缩短使用寿命，还坑会加剧转动部件的磨损，甚至会在尾水管中引发涡流而产生一定的脉动压力，造成水系统振荡而造成尾水管壁的裂缝以及损坏尾水设施等问题。为此，要分析和总结引发水轮发电机组振动的原因，合理应用振动故障诊断技术准确和及时诊断振动故障原因和位置，通过相应的处理和维护措施来排除故障并降低故障发生概率。
关键词：水电站；水轮发电机组运行；维护必要性；措施
引言
就水轮发电机组而言，其运行有着较强的复杂性，其中不仅包括机械部分同时还包括电子部分，同时涉及到水、气以及油等系统，在实际运行的过程中很多因素都会对其产生严重的影响，经常会发生各种故障的情况。在发生故障的情况下，水轮发电机组的正常运行必然会受到严重的影响，难以保障正常的供应电力能源。因此，针对水轮发电机组常见的故障进行深入的分析，并采取相应的处理措施有着十分重要的现实意义。
1水轮发电机组概述
1.1水轮发电机组的运行方式
水轮发电机组的运行方式，按带负荷方式有并网运行、单机运行两种基本方式，按调速器控制方式有自动运行、手动运行两种方式。其中并网运行是中小水轮发电机组的基本运行方式。并网运行机组运行工况的改变，要通过控制设备的切换来进行，如自动、液压手动、发电调相等。运行方式的切换，应按运行操作规程进行，以保持切换中机组稳定与安全。并网运行机组的调速器永态转差系数，要根据机组在系统中的地位及担任负荷的性质来确定。机组单机带孤立负荷运行，则孤立小系统的所有负荷都由一台机组承担。这种情况下运行的机组，对其调速器、励磁装置的自动调节功能将有较高要求，以保证既满足用户有功负荷、无功负荷需求，又保证电能频率和电压的稳定。
1.2水轮发电机组运行注意事项
试远行机组首次带负荷运行试验，要采用逐渐加大负荷的方式，并分别在小负荷、中等负荷、较大负荷和满载下稳定运行一定时间，以便在各种负荷下全面检验机组的水力的、机械的、电气的性能。对于试运行机组还要进行甩负荷试验。甩负荷试验要在周密准备、统一组织下进行，要严格按着额定负荷的25%、50%、75%、100%的顺序由小到大逐级进行。只有当小负荷进行的甩负荷试验一切正常，即机组水压上升、转速上升的最大值和过渡过程都符合规定要求，不超过允许值，无任何异常情况时，才允许进行甩更大一级负荷试验。甩负荷试验过程要严密监视机组的水、机、电等一切情况，并要对主要数据做好记录。用负荷试验后，要对机组进行全面的检查，如果一切均为正常，即可进行带额定负荷72h试运行，然后才能转入正常使用。
2水轮发电机组的振动的原因
2.1机械振动及其原因
此发电机组中的机械振动问题，如果发生在法兰位置，主要是由于此位置的大轴存在连接无效或者固件松动、大轴稳定性不足等原因，这就容易引发大轴的折断问题，导致振动故障的出现。如果此振动问题出现在发电机组的转动部分，则通常是由于此位置的部分零件松动脱落或者出现质量不平衡的问题、弯曲问题等。还坑会由于发电机组中的固件和转动部件之间出现摩擦问题，以及出现轴承瓦之间的间隙过大、轴承推力头松动、推力轴瓦失去平衡等原因而引发振动。此类振动最大的特点就是振动频率为转频的倍数，而且其中的不平衡力则通常为径向水平方向的不平衡力。
2.2电磁振动及其原因
此类振动主要有转频振动以及极频振动两种形式，前者的引发原因通常为出现了转子绕组短路的原因，或者是在定子和转子之间的气隙不够均衡，或者是出现了磁极的次序错误等问题，这就会导致磁路不够对称，并造成磁拉力不够平衡。后者则主要是出现了铁芯松动的原因，其振动频率通常为100Hz。
2.3水力振动及其原因
此类振动主要由于水力因素引起的，其特点就是会随着水力的增加其摆度也不断增加，而且随着振源的改变也会改变振频。如果是由于汽蚀愿意你引发的振动，则会表现出高频振频的特点，而水边的厚度、叶片出水边的相对流速等都会对卡门旋涡的振频产生影响。此类振动通常会发生在卡门涡轮、尾水管、压力管道、水封间隙等问题，或者是由于导叶、蜗壳以及转轮水流不够均衡而引发振动问题。
3水轮发电机常见故障处理对策
3.1 采取合理的冷却手段
控制水轮发电机设备的温度是避免水轮发电机设备出现高温的必要手段，应当尽量在规定的运行温度下运行水轮发电机设备[4]。很多水电厂都会对水轮发电机设备设置冷却装置，但是并不能水电厂水轮发电机设备运行的条件，水电厂必须要采用先进的冷却手段来将多余的热量散发掉。目前大多数水电厂使用的冷却手段主要有三种，第一，封闭式的空气冷却方法。这种冷却手段的成本较高，结构也相较复杂，一些大型的发水电厂以及环境恶劣的发水电厂应当优先采取这种冷却手段；第二，氢冷却。这种冷却手段能够有效减少发电机材料的消耗有良好的散热效果，同时能够直接提升发电效率，但是这种方式容易产生燃爆的危险；第三，水冷却。水冷却这种方式是目前水电厂应当发电机温度过高最为广泛的手段，谁有极强的散热能力以及明显的散热效果，成本相较于前两种方式也较低，并且不存在任何的安全隐患。
3.2 备用电源自动切换故障处理
要实现水电厂备用电源自动切换故障的处理首先就要全面地搜集相关技术的资料，要想全面地搜集相关资料就应当要从水电厂的实际运行情况入手，完善和改进水电厂备用电源的实际开关方案，同时积极地聘请相关专业的专家对电源的开关装置进行渗入的研究和分析，更加科学的改进和更新备用电源自动切换措施，真正实现备用电源的一次性完美快速切换。其次，要对切换的时间进行压缩。在水电厂实际的生产过程中，对于国家相关的淘汰政策应当及时响应，将老化严重以及性能差的旧设备及时淘汰掉，积极引进先进的技术性能良好的设备，对设备进行及时的更新，更加快捷、顺畅地完成备用电源自动切换作业。
3.3 实时监控水电厂水轮发电机设备的运行电压
水轮发电机设备的安全运行依赖于电压的稳定性。但是很多水电厂在实际的发电过程中，经常发生一些电压不稳定的情况，同时导致电压不稳定的原因也各不相同，促使解决设备电压不稳定问题的难度增大。因此，在进行实际的发电过程中，水电厂应当对水轮发电机设备的运行电压进行实时的监控，将导致电压不稳定的因素彻底消除。若在监控过程中发现电压异常，应当及时通知相关工作人员排查电压异常原因，并及时修复不稳定的电压。此外，水电厂也应当采取一些预防措施来预防电压不稳定的情况，建议使用一些必要的电压保护装置，并将其放置在电源的运行线路上，使其保护范围能够覆盖整个电源线路上起到良好的保护电压作用，为水电厂水轮发电机设备运行电压的稳定性作出有力的保障，促使水电厂发电的稳定性。
结语
水轮发电机组在运行中，容易由于低频涡带、卡门涡列、水力不平衡等因素而引发机组振动异常的故障，此故障会导致振动加剧而出现零部件松动，以及影响机组正常运行等问题。基于引发不同类型振动故障的相应原因，不仅要合理应用先进诊断技术开展故障诊断，更重要的是在设计以及加工、安装以及运行维护阶段做好维护工作，预防振动故障的发生，确保水轮发电机组的稳定与安全运行。
参考文献：
[1]孟繁欣， 王振羽， 王树新，等.水轮发电机组振动故障诊断技术综述[J].科学技术创新，2019，000（034）：P.191-192.
[2]范晓明.水电站水轮发电机组的常见故障与维护[J].工程技术研究，2018，26（10）：201-202.