任光辉

（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 引言

水轮机和发电机的振动及主轴摆动是水电站设计乃至运行维护中一个特别重大的课题。它作为新机安装或者机组大修试运行时的动态评价指标，具有举足轻重的地位。因此减小机组的振动和摆动，对提高机组运行的可靠性和延长机组的使用寿命，具有十分重要的意义。

机组振动和摆度过大时，严重危及机组的安全运行，会对机组有以下几方面的危害：1)引起机组零部件金属和焊缝中疲劳破坏区的形成和扩大，缩短了机组的使用寿命；2)使机组各部位紧密连接部件松动，不仅会导致紧固件本身的断裂，而且会加剧被其连接部分的振动；3)机组高速转动部分的相互磨损，使轴承烧毁；4)振动剧烈时会导致调速系统油管路接头部分松动脱落，使机组无法正常运行。

2 振动原因分析

水电站中引起水轮发电机组振动的原因可分为以下三种：电磁振动、机械振动和水力振动。

电磁振动是指于扰力来自发电机电磁部分的电磁力，磁拉力差异引发的振动。由于转子磁极形状和安装尺寸的差异，磁极的拉力不尽相同，从而引起振动。水电站人员通过与安装单位的技术人员联系，测量和调整磁极与定子间的气隙，测量值均合乎要求。通过开机做试验排除了电磁振动的可能性。机械振动是指振动中的干扰力来自机械部分的惯性力、摩擦力及其他力。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。由于转子质量不平衡，转子中心对轴产生 个偏心矩，从而产生剧烈的振动。机组轴线不正使转轮几何中心偏离旋转中心，增大了离心惯性力，同时在动水压力的作用下，推力轴承处就会发生摆振。转子静不平衡力应当是通过机组运转来检查和处理，也就是通常所说的试验配重问题。在转子重量相对转子中心分布均匀的前提下，保证了转子中心与轴线的重合就保证了转子的重心与轴线重合，即保证了静平衡。转子中心与轴线是否重合，可以通过测量转子圆度来判断。如果转子中心与轴线偏差很小(在标准允许范围内)，则不需重新调整磁轭中心即重新打磁轭键。水电站机组为半伞式，通过机组盘车测量轴线，上导、推力、水导三导轴领处于同一直轴线；镜板与轴线也垂直。根据机组变转速试验和转子测圆情况判断，机组转子静不平衡力不大，无需再考虑轴线与转子重心的重合问题。导轴承缺陷即当导轴承松动，刚性不足、运行不稳定或间隙过大而润滑不良时，会发生干摩擦，产生横向振动力，从而引起机组的振动。通过水电站检修人员的检查、测量，各部导轴承均正常。

水力振动是指振动中的干扰力来自水轮机水力部分的动水压力。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、气蚀、脱流等。在尾水管中心附近产生具有一定边界的旋转水流，尾水管出口水压低时，旋转水流的中心出现低压形成空腔，从而引起机组振动、厂房振动。气蚀引发的振动，当水流相对于导叶的流入角度超过3。时就会出现一个产生剧烈振动的区域，诱发起尾水管的振动、转动部分的摆动等。脱流引发的振动，现在，为了降低电站造价，即便是长尾水管的水电站也常常省去了调压井。对于这一类水电站，脱流现象就成了问题。当机组甩负荷等原因使水轮机迅速停机时，因快速关闭活动导叶，在水轮机尾水管内便产生很大的压力降，这时的静压如果降至水的饱和蒸气压以下，该处的水便会形成气泡而分离。这便是所谓脱流现象。分离后的水重新结合，便会产生巨大的压力，伴随着巨大的声响，使水轮机产生振动。水电站在导叶关闭油路中装有一个分段关闭阀，延缓了导叶的关闭速度，较好的解决了此类问题。

水电站机组是轴流转桨式，对于转桨式水轮机，如果导叶和桨叶没有协联好或水轮机的协联曲线没有做好，水轮机处于非最优协联关系时，水流就不是无撞击进口而产生冲角，引起水力不平衡，产生振动。机组在运行时，运行人员有时将机组调速器桨叶切换到手动运行方式下，手动协联桨叶，会使振动明显下降。综合以上情况可认定是水轮机的协联曲线没有做好，才导致的水轮发电机振动。

结语。水轮发电机的振动，在理论上涉及很多学科领域，在国内外迄今为止仍是难度很大的课题，在机组运行中如何监视机组振动，及早发现异常情况，防止因振动产生的事故是十分重要的工作，这需要丰富的实践经验结合科学的理论，在维护检查工作中全面加强设备的动态管理，确保水轮发电机组的安全运行。同时在机组的安装施工中，要提高安装精度与质量，以保证机组稳定。

[1]何杰.水轮发电机组轴电流的产生与防治[J].黑龙江科技信息，2008-05-15.