陈力
国网四川省电力公司富顺县供电分公司 643200
摘要:在水轮机的运行过程中，旋转的水轮机机组一旦出现振动异常，就会直接影响水轮发电机组的正常运行。所以，只有找到水轮发电机组出现振动异常现象的主要原因，才能提出相应的处理措施解决问题，避免设备出现损坏或者机械故障，保证水轮机组的安全运行。基于此，本文先概述了水轮发电机组振动，然后对水轮发电机组振动产生的危害及振动的类型进行了分析，最后对水轮发电机组振动异常运行的原因进行深入的探讨，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词:水轮发电机组；振动；异常运行
1水轮发电机组振动概述
水轮发电机组的任何一个部件产生问题，都有可能会引起水轮发电机组的剧烈振动。水轮发电机组振动是旋转机械不可避免的一种现象，若将水轮发电机组的振动控制在一定范围内，那么其对水轮发电机组的正常运行就不会产生太大的影响，可以有效保证机组的安全稳定运行。但是，当水轮发电机组振动幅度过大，超过机组振动允许的范围时，就会对水轮发电机组的安全带来很大的影响，使得水轮发电机组的各个连接部件发生松动，转动部件与静止的部件会产生摩擦，造成扫堂损坏，不利于机组的运行安全与稳定。
2水轮发电机组振动产生的危害
对水轮发电机组而言，振动是旋转机械不可避免的现象。振动除了使机组效率降低，还会带来一系列危害，甚至会威胁机组的正常运行和安全，主要表现在以下几个方面:(1)机组振动会造成某些部件的有害弹性变形和塑性变形，使一些零部件材料发生疲劳、裂纹及断裂，引起机组零部件金属焊缝中疲劳破坏区的形成和扩大，使之发生裂纹甚至断裂损坏而报废。(2)振动使机组各部位紧固连接部件松动，导致这些紧固件本身的断裂，加剧其连接部分的振动，促使它们迅速损坏。(3)振动加重机组转动部件之间的相互磨损。(4)尾水管中的水流脉动压力可使尾水管壁产生裂缝，严重的可使整块钢板剥落。(5)振动导致机组出力不足，运行范围缩小，寿命缩短。(6)振动也可引起机组基础厂房构件和引水压力钢管等的共振，有时会酿成严重事故，严重时甚至可能使整个设备和厂房毁坏。(7)过大的振动不仅导致机组运行参数的波动，影响机组的负荷分配及供电质量，缩短机组的使用寿命，还会危及电站安全运行和电力系统的经济运行。
3水轮发电机组振动的类型
根据振源的不同，可分为水力、机械、电磁等三种类型。三种不同振源所引起的不同振动应充分了解，这是迅速、准确的处理机组异常振动的前提。
3.1水力因素
水力因素引起的振动主要有以下几点:水力不平衡引起的振动；卡门涡列引起的振动；尾水管涡带引起的振动；尾水管中空腔压力脉动；轴流式水轮机叶片振动，导叶开度的变化，当开度减小到一定程度，叶片表面脱流或空化引起叶片振动和机组振动，实际运行中须考虑这一问题；导叶数和转轮叶片数不匹配引起的压力脉动。
3.2机械因素
机械因素引起的振动主要有以下几点:机组轴线不正或对中不良；转动部件质量不平衡；导轴承缺陷；主轴密封调整不当；静板不平或推力瓦不水平；推力头松动；导轴瓦间隙调整不当；转子振摆。
3.3电磁因素
电磁因素引起的振动主要有以下几点:发电机组气隙不均匀；负序电流引起的反转磁势；定子不圆，机座合缝不好；定子铁芯铁片松动；转子匝间短路。
4水轮发电机组振动异常运行的原因
较大的振动会直接影响水轮发电机组的正常运行。一般情况下出现振动的主要原因有以下几点。
4.1涡列
当水流流过叶片，在出口边流出时，会在出口边产生涡列，并在叶片的正反而交替出现，形成交变的冲击，使叶片根部和转轮边缘产生裂纹，并产生振动。
4.2空腔汽蚀
在低负荷、非设计工况、机组振动区，在尾水管内部容易产生空腔汽蚀，引起机组顶盖和推力轴承出现剧烈的垂直振动和噪音，若尾水管十字架补气装置工作不正常，容易引起机组振动，甚至引起机组的共振。
4.3机械安装、检修质量问题
在实际的安装、检修过程中，如果出现导轴承调整不当、主轴同心度不在一个点上、轴线不正、主轴弯曲变形等问题，使得机组安装、检修质量未能达标，导致开机之后出现明显振动的情况，想要处理就要做好对应的安装检查和验收工作。考虑到间隙设置较小，如果出现较大的摆度，会引起局部摩擦的情况，并且运行过程中会伴随异常响声，直接引起机组的振动。相对于其它位置，摩擦部位温度偏高，需要对其对应机组部件进行处理与调整。另外，当转动部件出现重量不平衡的现象时，其转速的高低直接关联到机组振动，与负荷大小没有关联。其原因主要是在转轮、叶片补焊之后会出现局部变形、不平整、重量不均的情况，为了消除振动问题，就要做好机组转轮平衡检查、叶片修正工作。在机组运行的过程中，因为推力头与轴的配合松动、卡环不均匀压缩、推力头与镜板间的绝缘垫变形或者损坏，推力轴承不平整、推力轴承镜板与主轴不垂直也会引起机组轴线改变，止漏环间隙不合适，引起机组转动部分的动平衡不符合要求，从而产生振动。
4.4发电机失磁、过负荷
一般情况下并入大电网的小型发电机在事故情况下会出现过负荷的现象。可以直接将其划分为几个方面:在某一高压线路出现短路事故，线路电压会明显降低；在小电网条件下，机组所带供电负荷较大；并网的线路突然跳闸，机组在惯性作用下，动力矩大于阻力矩，这会导致其短时出现过负荷，机组过速，振动超过允许值。为了确保水轮发电机组振动值在允许范围内，需要过负荷的过速现象出现，这样一旦出现线路保护跳闸事故，在运行规定框架中可以承载短时间的过负荷现象。主要是因为耐温绝缘材料制作成的发电机组，一般会存在温度升高裕度，绝缘材料的温度在短时间过负荷情况下也不会明显升高。在遇到线路跳闸事故、特殊工况情况下，就要求过负荷运行的发电机组的定子电流短时超出允许值，通过值班人员的密切观察，准确记录定子电流超出允许值的时间以及检查发电机的电压与频率，并且按照相关的要求来降低励磁电流。在这一过程中，还要注意避免出现定子电流过低或者功率因数偏高的情况，将部分负荷切断，或者降低发电机的有功负荷，以确保定子电流下降到允许的额定范围内。通过检查定子回路三相电流，就能够确认水轮发电机组的过负荷问题是否解决。如果存在定子电流缺相情况，等待停机之后处理故障。一般来说，并网运行的机组失磁之后；定子电流异常增大，发电机的定子电压就会明显降低，倒转无功电能表，并且产生负序分量，使水轮机组振动加剧。在处理中:运行值班人员可以通过降低有功功率的方式来减少定子电流；为了恢复励磁电流，采用增大励磁电流的方式进行处理。如果这种方法没有达到预期的目的，则要考虑在转子绕组回路之中是否存在短路故障，采取措施进行处理。
5结束语
水轮发电机组运行中出现异常振动是不可避免的，只有掌握引起机组异常振动的振源的类型及危害，并对机组不同的异常振动进行分析、判断，从而迅速、准确的消除引起机组异常振动的振源或采取有效措施减小振动，才能确保机组安全、稳定、可靠以及经济的运行。
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