試論水輪機發電機組振動存在的問題與措施

劉治君 胡偉

國網東北分部綠源水電檢修公司 吉林通化 134000

水電作為一種清潔能源，在我國社會經濟高速發展的背景下需求量也不斷增大。水電站的主設備是水輪發電機組，其是否正常運行直接關系水電站的生產效率。水電站運行和管理的內容之一就是強化對設備的維護，以免設備出現故障問題，直接降低水電站的生產效率。

1 水輪機發電機的振動原因

1.1 電磁因素引起的振動

水輪機發電機組在運行的過程中，當磁極出現短路情況后，會導致磁動勢下降，此時，與之相對應的磁極所具有的磁動勢，因為沒有發生變化，進而導致機組出現一個與轉子不同轉向的不平衡磁拉力，加劇了機組的振動問題。因此，機組在運行的過程中，機組定子鐵芯的組合縫出現松動或鐵芯本身已經出現了松動現象，則會進一步導致水輪機電機組發生振動問題。此外，機組定子繞組設置的不科學，同樣會導致機組振動問題的出現[1]。

1.2 機械因素引起的振動

對于一般的臥軸旋轉機械來說，大多數大中型水輪機發電機組為立軸形式，如果水輪機發電機組采用的是立軸滾流形式，則由于機組各部位的導軸承并不用承載靜荷載，而機組的軸頸同樣不會出現偏心，所以，機械因素導致的水輪機發電機組振動特征與電磁因素引起的振動并不一致。首先，當水輪機發電機組在空載低轉速運行時，出現了而較為明顯的振動問題，則可以得出該振動主要是由于機組緊固零部件的松動而造成的，當確定不是機組緊固零件發生松動后，則可以查看是否是機組軸線出現了曲折或機組中心位置未對準等。另外，在實際應用中，如果水輪機發電機組的振幅以及機組的轉速呈正比關系，且機組的水平振動幅度變化較大，則基本上可以判定出發電機組出現了質量不平衡。另外，機組在運行的過程中，如果發現機組的振動現象較為明顯，且伴隨著較為強烈的撞擊聲音，則應判定機組的相關部件與零部件的連接件是否出現故障。當機組振動的幅度與機組荷載呈現正相關時，則應判斷機組主軸的剛度是否滿足標準[2]。

2 水輪發電機組安裝質量控制手段

2.1 做好安裝前的各項準備工作

安裝人員在安裝水輪發電機組前，必須全面地了解水輪發電機組安裝的標準、要求以及相關內容，并以此為基礎制定科學合理的安裝施工計劃。并在確定安裝方案的可行性、適應性、安全防護措施、進度計劃、材料供應等各個環節準確無誤的情況下，送監理部門進行審核。在安裝計劃審核過程中，安裝單位還應做好安裝技術、事故圖紙、規程方案以及技術指導書等各方面的準備工作，為后續水輪發電機組安裝的順利進行做好充分的準備。

2.2 運行維護管理可確保水輪發電機組設備的可靠性，提高工作效率

水輪發電機組設備的可靠性直接關系水電站的正常運行，影響水電站的運行穩定。運行維護的主要目的就是找到故障問題及時處理，確保水輪發電機組的性能，使水電站可以正常運行。設備的維護工作在一定程度上可以及時發現該設備潛在故障問題，將故障發生風險降低到最小，因此屬于事前控制的重要手段。此外，在科學技術高速發展的背景下，維護人員可以借助先進的科學技術構建三維立體模型，對其進行實時監測并進行數據分析，可以對水輪發電機組產生的故障問題準確預測。由此可見，運行維護管理可以確保水輪發電機組設備的可靠性，提高水電站生產效率[3]。

2.3 發電機組振動故障的處理方案

（1）電磁因素引起振動的處理。在實際應用中，按照轉子磁極極鍵的實際情況，轉子圓度合格后能夠將磁極鍵去除，并在其上端添加以擋板，將磁極鍵固定的原因是為了避免機組在運行的過程中導致其出現偏移。將磁極修復完成后，應及時復測轉子圓度，測定其圓度是否依然滿足設計要求。在日常的維護工作中，應定期對定子鐵芯進行檢查，確保固定牢靠。

（2）機械因素引起振動的處理。確保機組精密度與同心度是降低機械因素引起機組振動的主要措施，具體而言主要是通過改變瓦軸間隙、優化機組軸線以及機組平衡的相對改動等。例如，在實踐中，作者對某水輪機發電機組進行維護時發現其振動幅度較大，振動幅度高達0.15mm。通過對機組定子、轉子磁極、連接螺絲等的分析結合振動測試，判定機組為機械因素引起的振動，進一步分析后得知，機組導軸承間隙為0.45mm，超過標準0.25mm，故在對軸承間隙進行調整后，再次啟動機組，振幅降低至0.04mm，消除了水輪機發電機組振動問題。

（3）水力因素引起振動的處理。對于汽蝕原因造成的機組振動，能夠通過在機組尾部流通管入口處加裝導流瓦對轉輪機進行修正進而解決機組的處理問題。同時，機組運行的過程中，應盡可能避免在低壓負荷區工作。對于尾水管渦帶引起的振動，則可以通過在低負荷區內補充足夠氣量來減少尾水管的壓力脈動振幅[4]。

2.4 建立完善的安裝質量控制制度

施工企業在開展水輪發電機組的安裝施工前，必須根據施工現場的實際情況和安裝施工要求，制定完善的設備安裝質量控制制度，同時，將安裝人員、技術落實、施工人員工作職責、技術管理、質量控制等納入到施工管理制度體系中，充分發揮管理制度的優勢，增強工作人員的責任意識，確保水輪發電機組安裝質量管控工作的順利開展，避免因為其中任何一個環節出現問題，影響水輪發電機組安裝的質量和效率。

3 結語

定期對設備維護保養可確保水電站的正常運行。因此水電站需要提高對水輪發電機組運行維護的重視程度，全面認識運行維護的重要性。