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          水轮发电机组改造后异常振动分析及处理                    摘要：水轮发电机组振动和摆度是水电站设计与运行维护中的重大课题，它作为新机安装或者机组大修后运行时的动态评价指标，在机组安全稳定运行方面具有举足轻重的地位因此，在实践中解决水轮发电机组振动问题，在提高机组安全稳定运行和延长机组使用寿命方面将具有十分重要的意义关键词：水轮发电机组改造；异常振动；分析处理引言异常振动是水轮发电机运行中最常见、最重要的故障问题为此，在水电站的规划、运行和维护中，水电站机组异常振动始终是水电站面临的实际问题对于已进行较大维修的发电机组和新安装的发电机组，迫切需要解决振动问题，这已成为提高发电机组安全稳定运行的前提条件1水轮发电机组的振动危害长期运行时，发电机组的一些紧固部分与相关部件一起振动、甚至断裂和损坏，从而缩短了设备部件的使用寿命此外，长期振动会进一步加剧焊缝与单元部件之间疲劳损伤区域的损伤程度，有时会形成明显的裂缝，导致设备部件报废当水轮发电机机组振动时，机组旋转部分之间的磨损程度较严重，对正常运行产生不利影响其中，热液单元的共振是各种设备、设施等水利工程中的严重现象。

在一定程度上受到设备与设备之间共振的破坏2水轮发电机组的振动原因2.1频谱分析频率反映了故障性质，不同故障对应的频率不同例如：转子不平衡故障的频率为工频，油膜振荡等故障的频率为低频，电磁激振等故障的频率为高频等频率特征是故障判断的必要条件，某种故障必然具备相应的频率特征因此，根据频谱分析结果可对故障性质作一个初步、定性判断频谱分析表明，上导摆度和下导摆度以工频分量为主，其他频率分量较小，说明机组发生普通强迫振动，可以初步排除发电机上下导轴承失稳或轴瓦紧力不足及水力因素的影响2.2发电机失磁、过负荷正常情况下，连接大型电网的小型发电机出现过载现象，可分为以下过载工况:特定高压线路发生事故时，线路电压大幅降低；小型电网条件下独立作业单位的实际供电负荷一般较大；当运行用户线路的单元连接到网络时，由于突然断电，该线路上单元的电源负荷接近用户负荷，导致连接单元过载为了保证水轮发电机机组正常运转，必须消除过载现象但是，如果发电机组根据具体情况遇到特殊事故，根据运行规程，可能会暂时超载原因是耐热保温材料的电源总成通常有相应的温度升高，短期过载时保温材料的寿命不会大幅缩短当需要过载运行的发电机组定子电流超过允许值时，有必要密切观察和准确记录定子电流超过允许值时的经验时间，检查发电机的性能和电压，并根据相应要求降低励磁电流。

2.3摆度偏大原因分析在定速初期，上导、下导摆度分别为382μm、431μm，仅比标准值仅低约70μm，安全裕度相对较小，不利于机组长期安全稳定运行大量工程实践表明，水轮发电机组动平衡故障属常见故障，尤其在新机组安装调试阶段这是因为水轮发电机转子体积大、重量也大，由很多零部件组成，在加工、组装过程中很难保证质量平衡由于该发电机转子在改造中更换了磁极撑块、引线、中心体及外环组件，说明在改造后发电机转子很可能存在一定的质量不平衡通过对测试数据分析，发现该机组上下导轴承摆度和转速之间相关，转速变化摆度立即变化，两者之间无时滞性进一步分析发现，上下导摆度基频分量随转速升高而逐渐变大，各导轴承X向和Y向摆度基频相位相差约90°，这些显然是典型的质量不平衡振动特征由此说明，该机组发电机转子确实存在一定的质量不平衡2.4动静摩擦在恒定速度下，每个导向轴承的推力会增加不同程度，其中较低导向收缩变化最大当水轮发电机机组停止时，每个导向轴承的摆动幅度远远高于加速度幅度，表明转子具有一定的摩擦引起的热弯曲处理摩擦振动时，正确确定摩擦位置非常重要一般来说，摩擦点附近的振动矢量波动是最明显的变化因此，如果在恒定速度下，较低导程收缩变化相对较大，而较高导程收缩和导程摆动变化相对较小，则可以判断下轴承附近是摩擦的一部分。

比如，在攀登下导轨收缩时，下导轨鞋的温度也会同步变化，也可以判断下导轨轴承是摩擦部分此后，通过进一步分析相关测试数据，进一步验证了上述分析的准确性但是，由于水轮发电机组的摩擦振动往往与转子天平密切相关，只需通过动态平衡来控制水轮发电机组的转子不平衡2.5上机架振动超标原因分析在定速过程中，上机架水平振动由184μm逐步降至150μm后变化不大在测试过程中，除上机架水平振动超标外，其余各点振动均小于50μm在通常情况下，水轮发电机组定子、机架等固定部件的振动与激振力成正比，与结构刚度成反比；在激振力一定的情况下，振动幅值取决于刚度大小由于上机架水平振动较大，垂直振动较小，说明上机架两个方向刚度差别较大在激振力相同的情况下，水平振动偏大只能是上机架水平方向刚度偏低引起的消除这类振动，理论上可以从减小激振力和提高支承系统刚度两个方面着手在实际处理时，受现场条件、工期等多方面因素的限制，大幅度提高支承系统刚度有一定难度，大多是首先从减小激振力的角度着手处理通过对测试数据分析发现，在定速过程中，上机架振动随着上下导摆度减小而逐渐降低，两者同步变化，说明上机架振动对外界激振力变化较敏感由于该机组发电机转子存在一定的质量不平衡，说明通过动平衡的方法可以有效解决该机组上机架振动超标问题。

3研究目的与方法本研究的基本目的是找出振动的原因结合分析结果给出了一种有效的减振方法，提供了相应的技术支持和数据基础解决方案如下:(1)转移分析倍频称为变频，在水轮发电机中占有重要位置倍频主要包括波浪振动、质量或液压不平衡等尽管水轮发电机机组振动的影响因素很多，它们之间的关系也很复杂，但不同条件下振动原因存在一定差异因此，有必要对各个方面进行系统分析，以了解频繁移动振动的原因，并考虑直观求解主轴相位、弯曲量等信息的空间布局工具从不同单位的角度深入分析这一系列参数，可以确定振动的影响因素2)频率分析该方法是水轮发电机组最基本的振动分析方法其基本原理是将每个信号波分解成正弦曲线，并根据正弦波的振幅和频率形成频率谱每个振动现象都可以通过基本的振动现象来合成从波形即正弦频率波的角度分析了基本振动现象必须注意，振动的直接原因是上述振动现象根据该方法，可以快速确定振动的具体原因，有助于分解复杂的振动现象，并确定待检修单元的位置和方向结束语一句话，水利工程机械电气设备日常劳动强度高，经常处于潮湿的工作环境中，容易发生磨损、腐蚀等问题，应由工作人员注意为避免设备故障，确保机组正常运行，需要提出适合现有问题的可行解决方案。

此外，工作人员应做好日常检查，及时消除影响机电设备运行的不良因素参考文献[1]梁德帅.水利工程水轮发电机组运行异常问题及处理措施探析[J].地下水,20190,42(03):235-236.[2]蒙祖义.水轮机“振动异常增大”原因及处理方法研究[J].中国设备工程,2019(23):54-55.[3]王亚辉,李豪.水轮发电机组调试期间的常见问题[J].黑龙江科学,2019,10(18):90-91.[4]马运翔,彭辉,吴建标,曹扬,殷翔.抽水蓄能机组推力外循环系统异常振动故障分析及处理[J].西北水电,2018(04):73-75+92.[5]陈礼强.水轮发电机组异常振动处理方法[J].中国新技术新产品,2018(04):57-58.  -全文完-。