水电站机组振动机理分析.ppt

水轮发电机组振动机理分析目录1.1振动定义
1.2振动分类
（1）按激振力性质
自由振动
强迫振动
自激振动
（2）按振动规律
简谐振动
复合振动
随机振动
复杂振动
（3）按振动变形
直线振动
横向振动
纵向振动
扭转振动
（4）按自由度
单自由度振动
多自由度振动
（5）按振动位移与激振力的关系
线性振动
非线性振动1.3表示振动的量和参数
（1）表示振动的量
位移、速度、加速度
（2）表示振动量的参数
振幅、频率、相位
f(x)=Asin(wx+Ф)
（3）方法
峰值、峰峰值、有效值、平均值、混频值等2总体思路
水力机组的振动是水力、机械、电气的耦合振动。
对机组的影响往往是这几种因素叠加和共同作用，并且相互制约、相互影响。

2.1水力因素
尾水管涡流振动
卡门涡流振动
气蚀引起的振动
水力共振
2.2机械因素
转动部分质量不平衡所引起的振动
大轴摆度过大引起的振动
轴系和轴承支承刚度不足引起的振动
轴承间隙不当引起的振动
2.3电磁因素
磁拉力不均匀引起的振动
定子铁心圆周方向松动引起的振动
负序电流引起的振动2.4引起机组振动原因及处理返回3三大因素影响分析
3.1开停机过程
（1）机组从启动到投入励磁之前：
水力和机械因素
（2）投入励磁后至并网之前：
电磁因素
（3）并网之后的运行：
综合因素
（4）停机且导叶全部关闭之后的滑行阶段：
机械因素3.2专门试验过程分析
（1）变转速试验
振幅与转速的关系
A=f(n2)
I如果：n在（0.6-1）额定转速运行时，n的变化与A变化不密切，频率为转频。
则振动原因：轴线曲折、盘车摆度未调好，导轴承不同心、主轴与固定部件有偏磨。
II如果：A随n增大而增大，基本与n2成正比，频率为转频。
则振动原因：转动部件静（动）不平衡引起。
（2）变励磁试验
振幅与励磁电流的关系
A=f(i)
如果：A随i增大而增大
则振动原因：磁拉力不平衡引起的。
此时应检查：气隙是否均匀、磁极线圈有无匝间短路……
（3）变负荷试验
振幅与负荷的关系
A=f(P)
如果：A随P增减而增减，且水导处振幅变化比上导处敏感
则振动原因：水力不平衡引起的。此时应检查：过流部分有无局部堵塞，轮叶出水边开口是否一致……
（4）调相试验
导叶关闭，机组转为调相运行。
如果此时振幅减小很多，则振动的干扰力源主要是水轮机的水力部分；
如果振幅没什么变化，则振动的干扰力源主要是机组的机械部分和电磁部分。分析处理方法
（1）时域信号分析
（2）频域信号分析
频域信号分析方法是把一复杂信号分解成某种类型基本信号之和，常用的基本信号是正（余）弦信号，每一个正（余）弦信号的频率是确定的，作为一个频率成分。
通过频谱图可以看出该周期信号是由哪些频率成分组成，各频率成分的振幅是多大，各振幅的大小比例还表明了各次谐波在该周期信号中所占比重的大小。对于水力机组故障分析中，不同特征频率成分对应着不同的故障特征。（3）特征频率
1）转频
fn=n/60
2）卡门涡频率：高频
f=sh•w/Ф
sh—斯特穷哈数（）
w—叶片出水边相对流速
Ф—叶片出水边厚度
东方电机经验公式
f=0.225•w/Ф+0.007
3）叶片通过频率：
fb=fn•Zb4）导叶通过频率
fg=fn•Zg
5）尾水管涡带频率
fv=(1/5-1/3)fn
6）导轴承瓦块数频率
fB=fn•ZB
7）推力轴承瓦块数频率
fT=fn•ZT
8）磁拉力不平衡频率
（2p±1）f，kf
P为磁极对数，k为自然数，f为电源频率：50HZ
9）机械缺陷引起的振动频率
fq=kfn
K为自然数
例如：
2倍频振动原因：
镜板翘曲、多轴段的各段不对中、固定支持部件存在缺陷等。

（4）轴心轨迹图
轴心轨迹是指在给定的转速下，轴心相对于轴承座或对地，在其与轴线垂直的平面内的运动轨迹，这一轨迹为平面曲线，它反映转轴在旋转时轴心运动的轨迹。（5）空间轴线。

利用安装间隙、轴颈半径以及各导轴承X、Y方向轴振信号的幅值平均值，求出轴径中心相对于轴承中心的偏心距及角度，从而确定出三个导轴承处轴径中心的位置，把这三个中心连接起来，就得到轴径中心的连线，即空间轴线。（6）瀑布图分析。又称谱阵图、转速谱图，它是以时间、转速、负荷、功率或温度等参量作为第三维座标绘制的频谱曲线集合，取不同的第三维坐标绘制的瀑布图可形象地展现旋转机械振动信号频谱随上述各种参量的变化过程。简言之，瀑布图就是将不同转速或时间或负荷若干个频谱图绘制在一张图上，以便观察、比较找出随这些量变化显著或较明显的特征参量，它适用于有微小速度波动的稳态过程。（7）极坐标图
它是以各转速下基频幅值A0为向径的模，以相位为向径的幅角，在极坐标平面上绘制的曲线。（8）波德图。与极坐