唐 拥 军(国网新源控股有限公司技术中心，北京 100161)

江西白石壁电站最大水头为31.5 m，最小水头为19 m，设计水头为24.5 m，原装机3台630 kW的混流卧式机组。2013年启动了增容改造项目，将3台机组全部增容至800 kW。增容改造前，水轮机型号为HL240-WJ-71，发电机型号为SFW630-12/1430，机组转速为500 r/min。增容改造后，水轮机型号为HLA551-WJ-80，发电机型号为SFW800-12/1430，机组转速为500 r/min。

机组启动试运行时发现，在出力大于200 kW后，1F至3F机组噪声与振动都很大，且有随着出力增加而增大的趋势，机组无法安全运行。为分析解决这个共性问题，对机组开展了噪声测试试验。

1 噪声测试

处理前，对1F机组进行了噪声测试，在离尾水锥管约1 m处布置噪声探头，如图1所示。

图1 噪声测点布置位置

各出力工况和噪声L声级、A声级及主频统计见表1，噪声L声级、A声级与机组出力关系曲线见图2，噪声频域瀑布图见图3。

由测试结果可知，机组噪声L声级、A声级随着机组出力的增加而增大，在450 kW负荷时L声级约为105 dB、A声级约为94 dB。噪声主要为41～45 Hz和200 Hz左右的频率成分。其中41～45 Hz左右频率成分约为5～5.4倍转频(转速为500 r/min，转频为8.33 Hz)，且其分频幅值呈随着出力的增加而增大的趋势。200 Hz左右频率成分为2倍极振频率(2×12个磁极×8.33 Hz=200 Hz)。这表明，引起机组振动与噪声过大的原因是5倍左右转频的频率成分。

表1 机组噪声L声级、A声级及主频统计

图2 噪声L声级、A声级与机组出力关系曲线

图3 噪声频域瀑布图

2 诊断处理

由上可知，引起机组振动与噪声过大的是5倍左右转频的频率成分，于是从水轮机结构中寻找与5倍左右转频相关的部件。结果发现顶盖6个加强筋板过高是振动与噪声过大的根源。原因分析如下。

顶盖加强筋板有6个，其高度约为6 cm左右，6个加强筋板分出6个空腔来，其中有2个空腔通过泄压孔联通，如图4所示。机组运行时，6个空腔内将出现有水压脉动的水体，这与旋转的转轮产生动静干涉，从而出现5～5.4倍转频的水压脉动(有2个空腔通过泄压孔联通，这很可能是脉动频率不是6倍的原因)有关，机组出力越大，6个空腔内的水体压力越大，从而动静干涉的强度也越大，脉动幅值也越大。这就造成机组振动与噪声随着出力的增加而增大，这与实测结果一致。因此，机组振动与噪声过大应该是顶盖加强筋板高度过高造成的。

图4 顶盖加强筋板

于是对顶盖加强筋板进行了处理，用薄的钢板对顶盖加强筋板进行封闭处理，也就是让钢板盖住6个空腔。处理后发现机组噪声与振动大幅减小，5倍左右转频的频率成分基本消除，问题得到解决。

3 结 语

(1)1F至3F机组均存在振动与噪声过大的共性问题，其噪声水平随着机组出力的增加而增大。噪声主要频率成分中的5～5.4倍转频分量是引起机组振动与噪声过大的原因。

(2)顶盖加强筋板有6个，其高度约为6 cm左右。6个加强筋板形成6个空腔，机组运行时，6个空腔内的脉动水体，与旋转的转轮产生动静干涉，从而造成机组出现过大的振动与噪声。顶盖加强筋板过高是机组振动与噪声过大的根源。

(3)小型机组生产厂家的技术力量相对薄弱，这可为小型机组厂家在生产水轮机和处理类似问题时提供技术参考。

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[1] 梁 兴. 水电机组故障振动测试分析[J]. 中国农村水利水电，2014,(1):165-168.

[2] 田锋社. 水轮机压力脉动测试的分析与探讨[J]. 水利水电科技进展，2006,(4).