小型水轮发电机组运行中的振动分析.docx

小型水轮发电机组运行中的振动分析-1--3-小型水轮发电机组运转中的振动分析水轮发电机组振动是水电站存在的一个普遍问题有设计、制造、安装、检测、修理、运转等方面的原因.运转中的机组不同程度都存在着振动电站规定振动值在某一允许范围以内当振动超过规定的允许值时便会影响机组的安全运转和机组的寿命需及时找出原因并采取相应措施消除.同时水轮发电机组的振动是一个复杂的问题但从振动的原因来看一般有机械、水力及电磁等方面的原因.笔者结合实践谈谈水轮发电机组运转中的振动问题.机械掘动由于机组机械部分的惯性力、摩擦力及其他力的干扰造成的振动叫做机械振动.引起机械振动的因素有:转子质量不平衡、机组轴线不正、导轴承缺陷等.特子质量不平衡.由于转子质量不平衡转子重心与轴心产生一个偏心距.当主轴旋转时由于失衡质量离心惯性力的作用主轴将产生弯曲变形.轴变形越大振动也越严重.在制造时要进行转于的静平衡、动平衡试验使不平衡重量尽可能小从根本上消除这种振动的原因．轴线不正.机组轴线不正会引起两种形式的振动弓状回旋．由于转子、转轮几何中心偏离旋转中心运转中会产生横向及纵向振动直接形成回旋对推力轴承、导轴承均构成威胁还能增大离心惯性力两者都使振幅增大.从运转角度分析一般出现在投运年限较长各导轴承间隙大没能及时修复或者检测、修理质量不良等情况下.另外一种是摆振.在动水压力下推力轴承处发生摆振.为此在安装和检测、修理时必须找正轴线调整各导轴承的间隙在允许范围以内.对新投产的机组一般不会由于轴线不正而引起剧烈振动但对于运转一段时间后的机组由于某种原因使轴线改变如推力头与轴配合不严密、卡环不均匀压缩、推力头与镜板间的垫变形或破坏等都会引起机组振动.导轴承缺陷.当导轴承松动、刚性不足、运转不稳而润滑不良时会发生摩擦引起反向弓状回旋即横向振动力.导轴承间隙过小会把转轴的振动传给支座和基础导轴承间隙过大转轴振动大.适当的导轴承间隙才有可能同时保证转轴与支座的振动均在允许范围以内.水力撮动由水轮机水力部分的动水压力的干扰造成振动叫水力振动.引起水力振动的因素有水力不平衡、尾水管中的水力不稳定、涡列等.水力不平衡.当流入转轮的水流失去的轴对称时出现不平衡的横向力于是造成转轮振动.水流失去轴对称的主要原因是过流通道不对称如:蜗壳形状不正确导叶开度不均引起转轮压力分布不均在流道中塞有外物转轮止漏环偏心等.尾水管中水力不稳定.尾水管中水力不稳定现象主要指尾水管中的水压周期性的变化压力脉动作用于机组和基础上就引起振动、噪音和出力波动同时它对尾水管有非常大的破坏作用.这种情况一般发生在非设计工况下水流在尾水管进口有一个圆周分量形成旋流.当此分量达一定值时便在尾水管中出现涡带使尾水管的水流发生周期性的变化引起水压脉动和管壁振动.当水轮机的自振频率与压力脉动频率相同时便发生共振威胁水轮机组的运转.涡列.当水流绕流叶片由出口边流出时便会在出口边处产生涡列从叶片的正面和背面交替出现形成对叶片交替的冲击.当叶片自振频率与冲击频率相同便产生共振.由涡列所引起的振动只在一定水头和开度时才会发生它能使叶片的根部或轮缘产生裂纹有时还伴随着一定的声响.在偏离设计工况下运转机组一般都存在着一个振动区.这个振动区主要是由水力方面引起的如尾水管中水力不稳定、涡列等.在没有解决振动问题之前为了机组的安全与稳定值班人员应尽可能地避开这些区域运转.磁振动由发电机电磁部分的电磁力的干扰造成的振动叫做电磁振动.引起电磁振动的因素有:发电机二相不对称运转、发电机突然短路等.发电机三相不对称运转发电机运转时会发生三相不平衡负载引起三相电流不平衡.三相不平衡电流会在三相绕组中产生一个正序旋转磁场和一个负序旋转磁场.当负序磁场对着水力发电机转子纵轴附近时因气隙小磁阻小磁力线就多转子和定子间的作用力就大.当负序磁场对着转子横轴附近时因气隙大磁阻大磁力线就少转子与定子间的作用力就小.这样负序磁场和转子之间的作用力时大时小就使力矩变成两倍于周波数的频率而脉动造成转子及定子机座的振动.发电机突然短路发电机突然短路会使定子绕组的端部受到特别大的电磁力的作用.这些力包括定于绕组端部相互间的作用、定子绕组端部与转子绕组端部相互间的作用力以及定于绕组端部与铁芯之间的作用力.另外发电机突然短路还使转子轴受到特别大的电磁力矩作用所受力矩分为两种:一种是短路电流中使定子、转子绕组产生电阻损耗的有功电流分量所产生的阻力矩另一种是突然短路过度过程当中才出现的冲击交变力矩.这些电磁力及电磁力矩能使发电机组受到剧烈的振动并给发电机部件带来危害.发电机转子两点接地当发电机在运转中出现转子两点接地时部分线匝短路电阻降低有较大的短路电流流过短路点励磁电流不正常的增大发电机进相多引起磁场不平衡造成发电机组强烈的振动.此外非同期并列、系统故障、霄击也会使发电机组产生电