水輪機振動原因

1、水輪發(fā)電機組的振動是以水輪機為原動力，水的能量是激發(fā)或維持機組振動的最根本能源。它既可直接激發(fā)并維持機組的振動，也可間接激發(fā)或維持機組振動。從振動的發(fā)生的情況看，有的是水輪機本身的水力特性所決定的，有的是由一些偶然因素作用產(chǎn)生的。發(fā)電機是將水輪機的機械能轉換為電能的裝置，在轉換過程中，由于某些方面如設計、加工、安裝或參數(shù)配合不當也會引起發(fā)電機的磁振動。從結構上講，水輪發(fā)電機組可以分成兩大部分：轉動部分和固定、支持部分。它們中任何一個部件存在機械缺陷時都可能引起機組的振動，而這些缺陷可能是由設計、加工、安裝等任何一個環(huán)節(jié)所引起。因此，一般來說水輪發(fā)電機組有四大振動部件：上機架、下機架、頂蓋、轉動

2、部分；異常情況下還有其它振動部件，如定子鐵心等。2.1 2.1 水力因素水力因素 振動的水力因素系指振動中的干擾力來自水輪機水力部分的動水壓力。其特征是帶有隨機性,且當機組處在非設計工況或過渡工況運行時,因水流狀況惡化,機組各部件的振動亦明顯增大。產(chǎn)生振動的水力因素主要有:水力不平衡、尾水管低頻水壓脈動、空腔汽蝕、卡門渦列、間隙射流等。 2.1.1 2.1.1 水力不平衡水力不平衡 具有位能和動能的水流通過蝸殼的作用形成環(huán)流,再通過分布均勻的固定和活動導葉均勻作用于轉輪激發(fā)轉輪旋轉。由于加工和安裝誤差,使導水葉葉片、流道的形狀與尺寸差別較大時,作用于轉輪的水流失去軸對稱時就產(chǎn)生一個不平衡橫向力

3、,引起轉輪振動,在空載或低負荷運行時振動強烈。 2.1.2 2.1.2 尾水管低頻水壓脈動尾水管低頻水壓脈動 水輪機在非設計工況下運行時,由于轉輪出口處的旋轉水流及脫流旋渦和汽蝕等影響,在尾水管內常引起水壓脈動。壓力脈動就會激起尾水管壁、轉輪、導水機構、蝸殼、壓力管道的振動。 2.1.3 2.1.3 空腔汽蝕空腔汽蝕 水流通過水輪機時,其流向、流速隨流道改變,在流速增高或脫流部位壓力降低到汽化壓力時水流中產(chǎn)生汽泡,汽泡進入高壓區(qū)潰滅時便會出現(xiàn)汽蝕。汽蝕發(fā)生時,在汽蝕部位會發(fā)生特殊的噪聲和撞擊聲?？涨黄g是流道中因漩渦帶引起脫流、負壓而造成的壓力交變產(chǎn)生的振動。由空腔汽蝕引起機組的頂蓋和推力軸承

4、出現(xiàn)劇烈的垂直振動,它比橫向振動的危害更大。 2.1.4 2.1.4卡門渦列卡門渦列 恒定流束繞過物體時,在出口邊的兩側出現(xiàn)漩渦,形成旋轉方向相反、有規(guī)則交錯排列的線渦,進而互相干擾、互相吸引,形成非線型的渦列、俗稱卡門渦列如，當卡門渦列的沖擊頻率接近于轉動體葉片的固有頻率時,將產(chǎn)生共振,并拌有較強的且頻率比較單一的噪聲和金屬共鳴聲。2.1.5 2.1.5 間隙射流間隙射流 在軸流式水輪機中,葉片和轉輪室間隙處由于正背面壓差的存在,會形成一股射流,其速度很高。由于轉輪的旋轉,對轉輪室某一部位來說,交替的出現(xiàn)瞬時壓力升高和降低,形成周期性的壓力脈動。這種壓力脈動會引起轉輪室振動, 2.2 機械因

5、素 振動的機械因素系指振動中的干擾力來自機械部分的慣性力、摩擦力及其它力。其特征是振動頻率等于機組的轉動頻率或整倍數(shù)的機組轉動頻率。引起振動的機械因素主要有:轉子質量不平衡;機組軸線不正;導軸承缺陷等。 2.2.1 2.2.1 機組軸線不正機組軸線不正 由于軸承中心線偏斜或偏移、轉子的彎曲、轉子與軸承的內隙以及承載后轉子與軸承的變形等原因都將引起軸線不對中。其影響是：產(chǎn)生不平衡離心力；增大轉子弓狀回旋半徑；引起迷宮中較強的壓力脈動，有時還會引起機組的自激振動。有的電廠運行檢修經(jīng)驗表明，有些不對中的情況還會產(chǎn)生兩倍頻的附加徑向力和擺度，還會有一個轉頻的附加軸向力作用在推力軸承上。 2.2.2 2

6、.2.2 軸瓦間隙大軸瓦間隙大 其它條件不變時，軸瓦間隙的大小直接決定轉子弓狀回旋半徑，（基本規(guī)律是：間隙有多大，擺度幅值就有多大）；降低轉動部件的臨界轉速。2.2.3 2.2.3 軸承缺陷軸承缺陷 當導軸松動,或間隙過大潤滑又不良,或軸承與固定止漏環(huán)不同心等都會發(fā)生干摩擦,引起機組的橫向振動。2.2.4 2.2.4 推力頭松動推力頭松動 推力頭松動指推力頭內孔和軸頸間存在間隙。當推力頭松動時，機組振動、擺度的特點為：機組運行時的動態(tài)軸線姿態(tài)會發(fā)生突然變化，機組的振動、擺度忽大忽小，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。而且，推力頭松動也會給機組盤車帶來困難。 2.3 2.3 電磁因素電磁因素 振動的電磁因素系指振動

7、中的干擾力來自發(fā)電機電氣部分的電磁力。其特征是振動隨勵磁電流的增大而增大。引起電磁振動的主要因素有轉子繞組短路、空氣間隙不均勻等。2.3.1 2.3.1 轉子繞組短路轉子繞組短路 當一個磁極因短路而引起磁動勢減小時,和它相對應的那個磁極的磁動勢并沒有變,因而出現(xiàn)一個跟轉子一起旋轉的輻向不平衡磁拉力,引起轉子振動。這種振動的大小取決于失去作用的線圈匝數(shù)。其振動的振幅與勵磁電流有關,用公式表示為=(),勵磁電流增加,振幅增大。當去掉勵磁,振動立即消失。所以很容易把這種振動和其它原因產(chǎn)生的振動區(qū)分開來。2.3.2 2.3.2 空氣間隙不均勻空氣間隙不均勻當發(fā)電機轉子不圓或有擺度時,空氣間隙就會不均勻,從而產(chǎn)生單邊的不平衡磁拉力,隨著轉子的旋轉而引起空氣間隙周期性變化,單邊不平衡磁拉力沿著圓周作周期性移動,引起機組振動。 振動是旋轉機械不可避免的現(xiàn)象,若能將其振幅限制在允許范圍內,就能確保機組安全正常運行。但較大振動對機組安全是不利的,會造成如下危害: 3.1 使機組各連接部件松動,使各轉動部件與靜止部件之間產(chǎn)生摩擦甚至掃膛而損壞; 3.2