某水力发电厂上机架振动过大问题分析处理

郭夏明

金平国能电冶开发有限公司，云南红河 661100

摘要：某水力发电厂2号机组检修后，由于制造、安装、检修等诸多因素，发电机上架振动过大，严重威胁机组安全运行。针对这一问题，在降低振源强度方面采取了有效的技术措施。

关键词：水力发电厂；上机架；振动

1 引言

水力发电是一种清洁可再生能源，运行调度灵活，综合开发利用效率高，世界各国都把它放在优先发展的位置。水力发电是一种优势资源，为调整能源结构，充分利用水电资源，世界水力发电行业正经历着飞速发展。从上个世纪开始，许多大型水电厂开始运营，已经提供了大量的电力。传统水轮发电机的设计、制造及运行管理技术经过不断的研究和改进，已经日趋成熟，并积累了大量的经验。但是，由于水电涉及到机械、水力、电磁等诸多方面，许多问题还没有完全解决，这就是机组的稳定性问题之一。

振动常常限制一定的操作条件，影响系统的合理运行效益。为此，深入研究机组的振源，找出振动的机理，计算和分析机组的动态特性，提出消振措施，既是设计与制造中必须研究的问题，又是操作与维修的重要内容。

2 机组振源概述

对于水电机组产生振动的原因，国内外对其原因做了大量的研究实验，并得到了一些一致的认识。产生振动的原因，一般是由水力、机械、电磁等因素引起的。另外，调速器不正常和土建工程上的缺陷都可能导致振动。

2.1 水力振动

水力激励是引起机组振动的主要原因之一，水力扰力源以及可能产生的振动主要有以下几种形式：
（一）尾水管内涡带摆动引起的振动；
（二）水轮机水封间隙不等产生的振动；
（三）蜗壳，导水叶和转轮水流不均匀及卡门涡列引起的振动；
（四）汽蚀引起的振动；
（五）转轮叶片数与导叶个数匹配不当引起的振动。

2.2 机械振动

为确保机组在转动时的稳定，水轮发电机的转体及支撑机构均为轴对称布置。若因某些原因偏离对称性，机组工作将变得不稳定性，并由此产生各种形式的振动。大多数情况下，振动频率是转频和转频的倍数，不平衡力通常是径向水平。

2.3 磁振动

水轮发电机组电磁振动可分为两类：一类是转频振动，一类是极频振动。

2.3.1 转频振动

由于定子腔与转子外圆间的空气间隙不均匀称地磁场拉力造成的，这就导致了转子与定子的转频激扰。

2.3.2 极频振动

极频振荡的主频为100 HZ，是由极磁场与谐波磁场相互作用而形成的；该频率由电磁激扰力引起。另外，高阶谐波磁场还可能导致200KZ,300HZ,400HZ.的振动。

3 某水力发电厂上机架振动过大问题分析处理

某水力发电厂装有3台50MW混流式水轮发电机组，机组转速273r/min，2号机组大修后出现上机架振动过大问题，上机架为水平振动为95μm，振动已超出70μm的允许范围值，给机组运行带来严重危害，为找出机组振动原因，针对振动过大原因开展了分析。

3.1盘车数据核查（单位mm）

分析评价：机组盘车数据符合规范，水导摆度相对较大。

3.2各部导瓦间隙实测（单位：mm）

分析评价：各轴承间隙实测评价，实测数据与计算数据一致，并且符合盘车数据规律。

3.3机组稳定性振因分析

3.3.1电磁因素分析

分析评价：电磁力因素对各部摆度及上导振动影响不大。

3. 3. 2. 水力因素分析

分析评价：正常负荷情况下水力因素对各部摆度及上导振动影响不大。

3.3.3机质量不平衡分析

停机过程高、低转速振动、摆度变化分析表

分析评价：质量不平衡对上机架水平振动的影响量为52μm，检修后质量不平衡为上机架水平振动过大的原因。

3.4配重处理

3 .4.1通过状态在线监测系统软件分析，利用健相块，确定机组振动相位角，得出机组配重角度为键相逆时针旋转70°；机组大轴直径750mm，通过计算弧长为46 mm。

3.4.2试配重块质量确定，通过公式

计算，第一次配重质量为14kg，开机空转后，上机架Y向振动由原来的95μm降低到75μm，X向振动由原来72降低至56μm，说明配重角度无误，机组可以进一步增加配重质量降低上机架振动；

3.4.3第二次配重质量28kg，空载过程，上机架Y向振动由75μm降低降

低到45μm；X向振动由原来56μm降低至38μm。机组带100%负荷后观察，机组转子质量不平衡影响角度为68°，与配重前的70°相比未发生明显改变，在此基础实行第三次配重，配重质量为7.44 kg，配重后机组带100%负荷运行，上机架Y向振动由45μm降低到37μm；X向振动由28μm降低至26μm。

4、总结

通过此次配重机组上机架振动降低明显，特别振动最大的Y向振动，由原来的95μm降低到37μm。本案例是检修后发生的上机架振动过大问题，主要原因还是大修重新调整轴线后，质量不平衡点发生了变化，从而导致振动增大，因此检修过程轴线的调整还需综合修前的振动摆度等因素综合考虑来开展轴线调整工作，避免因轴线调整后产生新的问题。

参考文献：

（1）GB/T8564-2003，水轮发电机组安装技术规范

（2）GB/T6075.5-2002，非旋转部件上测量和评价机器的机械振动

（3）GB/T11348.5-2008，旋转机械转轴径向振动的测量和评定

作者简介：郭夏明（1984-），男，哈尼族，云南金平，本科，工程师，长期从事水电厂运维检修及设备管理工作。

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