水電站水輪發電機機組振動問題分析處理方法的探討

魏永偉

摘 要：機組振動將會對水輪發電站運行造成嚴重的危害，其不僅會對發電機組的工作效率造成影響，同時也會影響整個機組的安全運轉。基于此，本文從水電站水輪發電機機組振動的主要因素出發，并探討通過采用避震運行措施、及時對尾水管補氣以及加強對軸承進行維護等方法，借助水電站發電機機組振動問題解決措施的應用，以期為提高水電站發電質量提供幫助。

關鍵詞：水電站;水輪發電機;機組振動;氣蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.187

0 引言

水輪發電機機組在工作中振動不僅會對某些部件造成彈性形變或塑性形變，從而使部件出現裂紋、斷裂等現象，還會造成發電機組部件之間的連接部件出現松動現象，縮短各部件的使用壽命，因此為了有效提高發電機機組的工作效率和各部件的使用年限，相關工作人員需要不斷改進發電機機組振動問題的處理方法。

1 水電站水輪發電機機組振動的主要因素分析

造成水輪發電機機組振動的因素有很多，其中的主要因素為以下幾點：第一，電磁引起振動，其中電磁引起的振動主要是由于電磁不平衡造成的，最為常見的因素為轉子磁極線圈間出現短路、空氣間隙不均勻以及定子三項不平衡等;第二，機械引起振動，出現機械振動的原因主要是由于轉動部位出現不平衡現象，或存在機組軸不正、主軸連接不同心以及靜、轉部分出現偏磨等;第三，水力引起振動，水力因素引起水輪發電機組振動的因素包含很多，主要為尾水管中渦帶引起振動、用戶負荷偏差太大、電流不平衡、調速器運行模式等因素。

2 水電站水輪發電機機組振動問題的處理措施分析

2.1 采用避震運行措施

為了有效避免出現發電機組振動，在安裝發電機組時需要盡量避開各臺機組出現振動和空蝕范圍，以壩卡河電站為例，具體措施為以下幾點：首先，由于一級電站主要將灌溉與發電相結合，因此其特點為水頭和流量變幅比較大，最高水頭能夠達到（417米），而最低水頭為12m，電站設計流量為2.5m3/s，水渠道全長5km，內管直徑為0.774～0.85m。其中水輪機單機出力為3400kW，型號CJ461-W115/1×13沖擊式水輪組，其中發電機單機出力為3200kW。沖擊式機組具有水頭高、壓力大一級用水量少的特點，在灌溉過程中會出現高水頭，在此過程中工作人員需要以減小汽蝕和降低振動為主;其次，由于水輪機噴針開度達到一定程度后，射水線的不均勻與偏移，從而造成機組振動。

2.2 加強對軸承進行維護

推力軸承存在缺陷也是造成水輪發電機機組振動的主要因素，當機組中的推力頭與軸之間存在配合不嚴密，或者由于卡環不均勻而引起壓縮墊出現破壞等，都會引起機組軸發生變化，造成運行中的大軸出現不穩定狀態，同時導軸瓦間隙不均勻、軸承潤滑和冷卻不良以及軸承與固定止漏環安裝出現不同心等現象也會增加機組的橫向振動。為了有效降低機組發電機機組振動，相關維護人員需要加強對以上部件進行檢查，及時發現問題并做好維修工作，對此需要做到以下幾點：第一，定期檢查水輪發電機機組軸線對正情況，同時將主軸旋轉中心線調至機組中心線上，如果在檢查中發現軸線與機組中心線出現偏差較大時，則會對機組的安全與穩定造成影響，因此維護人員需要及時進行檢查和維護;第二，維護人員在調整推力瓦受力過程中，需要將轉輪位于轉輪室中心，同時保證各推力瓦受力均勻，從而有效提高發電機組的穩定性;第三，維護人員在調整軸承間隙值過程中，需要保證電機軸、導軸承軸頸、集電環等符合要求，并在檢修過程中需要按時進行軸承檢測，若出現異常現象則需要及時進行有效處理，避免因為推力軸、導軸承等存在缺陷而造成機組振動增加，影響發電機機組正常運行。

2.3 注意對過流部件的維修

水利發電機機組在工作中，水流通過壓力管噴嘴的射流作用，最終激發轉輪旋轉。在此過程中維護人員需要對噴針開度、出水流量等進行檢查，避免轉輪因為射水線偏移失去軸對稱而產生橫向力，造成轉輪振動。同時維護人員還需要加強對噴針、噴嘴以及轉輪等進行檢查，避免當水流的射流線偏移造成巨大的軸向串動，從而引起振動，引起水輪機出現疲勞或斷裂。除此之外，還需要對水流通過水輪機時的間隙射流等進行控制，維修人員還需要加強對發電機組各部件之間的檢查工作，及時發現潛在的問題，并進行處理，將問題消滅與萌芽之中。與此同時，水電站還需要定期組織設備維修人員進行維修和檢查工作學習，以此提高自身專業素質，在遇見一些問題時能夠及時作出正確的處理，有效降低水電站因為設備問題而造成的損失，在培訓和學習過程中要重點學習水電站水輪機組振動問題的分析和處理，從而降低機組振動對水電站發電造成的影響。

在對水電站水輪發電機機組進行檢修過程中，維護人員需要重點對過流部件進行檢修，注意調節噴針間隙的大小均勻，以轉輪水斗表面粗糙度等，改善噴針、噴嘴分布不均勻現象，從而有效降低壓力脈沖。在對轉輪汽蝕補焊修復過程中需要加強射水中心線的控制、粗糙度等進行控制，最終達到減小振動的效果。

3 結語

綜上所述，為了有效降低水電站水輪發電機機組振動現象，工作人員需要加強對各部件進行定期檢修，保障其正常運行。經過對上文分析可得，在降低發電機組振動中需要注重水輪機噴針開度設置、推力軸檢修以及噴針射水線和轉輪中心線的分布和表面粗糙度檢查降低氣蝕;因此水電站水輪機發電機機組振動問題處理方法，能夠充分應用到水電站維護中來。

參考文獻：

[1]楊周平.水電站水輪發電機組振動問題分析及處理措施[J].山東工業技術，2013（11）：46+38.

[2]蘭國龍.波波娜水電站水輪發電機組振動原因分析及機組動平衡試驗[J].甘肅水利水電技術，2011，47（10）：19-21.