水輪發(fā)電機組振動是水電站存在的一個普遍問題,有設計、制造、安裝、檢修、運行等方面的原因.運行中的機組不同程度都存在著振動,電站規(guī)定振動值在某一允許范圍內(nèi),當振動超過規(guī)定的允許值時,便會影響機組的安全運行和機組的壽命,需及時找出原因并采取措施消除.同時水輪發(fā)電機組的振動是一個復雜的問題,但從振動的原因來看,一般有機械、水力及電磁等方面的原因.筆者結(jié)合實踐談談水輪發(fā)電機組運行中的振動問題.機械掘動由于機組機械部分的慣性力、摩擦力及其他力的干擾造成的振動叫做機械振動.引起機械振動的因素有:轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、機組軸線不正、導軸承缺陷等.特子質(zhì)量不平衡.由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,轉(zhuǎn)子重心與軸心產(chǎn)生一個偏心距.當主軸旋轉(zhuǎn)時,由于失衡質(zhì)量離心慣性力的作用,主軸將產(chǎn)生彎曲變形.軸變形越大,振動也越嚴重.在制造時,要進行轉(zhuǎn)于的靜平衡、動平衡試驗,使不平衡重量盡可能小,從根本上消除這種振動的原因．
　　
　　軸線不正.機組軸線不正會引起兩種形式的振動,弓狀回旋．由于轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)輪幾何中心偏離旋轉(zhuǎn)中心,運行中會產(chǎn)生橫向及縱向振動,直接形成回旋對推力軸承、導軸承均構(gòu)成威脅,還能增大離心慣性力,兩者都使振幅增大.從運行角度分析,一般出現(xiàn)在投運年限較長,各導軸承間隙大,沒能及時修復,或者檢修質(zhì)量不良等情況下.
　　
　　另外一種是擺振.在動水壓力下,推力軸承處發(fā)生擺振.為此,在安裝和檢修時必須找正軸線,調(diào)整各導軸承的間隙在允許范圍內(nèi).對新投產(chǎn)的機組,一般不會由于軸線不正而引起劇烈振動,但對于運行一段時間后的機組,由于某種原因使軸線改變,如推力頭與軸配合不嚴密、卡環(huán)不均勻壓縮、推力頭與鏡板間的墊變形或破壞等,都會引起機組振動.導軸承缺陷.當導軸承松動、剛性不足、運行不穩(wěn)而潤滑不良時,會發(fā)生摩擦,引起反向弓狀回旋,即橫向振動力.導軸承間隙過小,會把轉(zhuǎn)軸的振動傳給支座和基礎,導軸承間隙過大,轉(zhuǎn)軸振動大.適當?shù)膶лS承間隙,才有可能同時保證轉(zhuǎn)軸與支座的振動均在允許范圍內(nèi).水力撮動由水輪機水力部分的動水壓力的干擾造成振動叫水力振動.引起水力振動的因素有,水力不平衡、尾水管中的水力不穩(wěn)定、渦列等.水力不平衡.當流入轉(zhuǎn)輪的水流失去的軸對稱時,出現(xiàn)不平衡的橫向力,于是造成轉(zhuǎn)輪振動.水流失去軸對稱的主要原因是過流通道不對稱,如:蝸殼形狀不正確,導葉開度不均,引起轉(zhuǎn)輪壓力分布不均,在流道中塞有外物,轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)偏心等.尾水管中水力不穩(wěn)定.尾水管中水力不穩(wěn)定現(xiàn)象,主要指尾水管中的水壓周期性的變化,壓力脈動作用于機組和基礎上,就引起振動、噪音和出力波動,同時它對尾水管有相當大的破壞作用.這種情況一般發(fā)生在非設計工況下,水流在尾水管進口有一個圓周分量,形成旋流.當此分量達一定值時,便在尾水管中出現(xiàn)渦帶,使尾水管的水流發(fā)生周期性的變化,引起水壓脈動和管壁振動.當水輪機的自振頻率與壓力脈動頻率相同時,便發(fā)生共振,威脅水輪機組的運行.渦列.當水流繞流葉片,由出口邊流出時,便會在出口邊處產(chǎn)生渦列,從葉片的正面和背面交替出現(xiàn),形成對葉片交替的沖擊.當葉片自振頻率與沖擊頻率相同,便產(chǎn)生共振.由渦列所引起的振動只在一定水頭和開度時才會發(fā)生,它能使葉片的根部或輪緣產(chǎn)生裂紋,有時還伴隨著一定的聲響.在偏離設計工況下運行,機組一般都存在著一個振動區(qū).這個振動區(qū)主要是由水力方面引起的,如尾水管中水力不穩(wěn)定、渦列等.在沒有解決振動問題之前,為了機組的安全與穩(wěn)定,值班人員應盡可能地避開這些區(qū)域運行.磁振動由發(fā)電機電磁部分的電磁力的干擾造成的振動叫做電磁振動.引起電磁振動的因素有:發(fā)電機二相不對稱運行、發(fā)電機突然短路等.發(fā)電機三相不對稱運行發(fā)電機運行時,會發(fā)生三相不平衡負載,引起三相電流不平衡.三相不平衡電流會在三相繞組中產(chǎn)生一個正序旋轉(zhuǎn)磁場和一個負序旋轉(zhuǎn)磁場.當負序磁場對著水力發(fā)電機轉(zhuǎn)子縱軸附近時,因氣隙小,磁阻小,磁力線就多,轉(zhuǎn)子和定子間的作用力就大.當負序磁場對著轉(zhuǎn)子橫軸附近時,因氣隙大,磁阻大,磁力線就少,轉(zhuǎn)子與定子間的作用力就小.這樣,負序磁場和轉(zhuǎn)子之間的作用力時大時小,就使力矩變成兩倍于周波數(shù)的頻率而脈動,造成轉(zhuǎn)子及定子機座的振動.發(fā)電機突然短路發(fā)電機突然短路會使定子繞組的端部受到很大的電磁力的作用.這些力包括定于繞組端部相互間的作用、定子繞組端部與轉(zhuǎn)子繞組端部相互間的作用力以及定于繞組端部與鐵芯之間的作用力.
　　
　　另外,發(fā)電機突然短路還使轉(zhuǎn)子軸受到很大的電磁力矩作用,所受力矩分為兩種:一種是短路電流中使定子、轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電阻損耗的有功電流分量所產(chǎn)生的阻力矩,另一種是突然短路過度過程中才出現(xiàn)的沖擊交變力矩.這些電磁力及電磁力矩能使發(fā)電機組受到劇烈的振動,并給發(fā)電機部件帶來危害.發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地當發(fā)電機在運行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點接地時,部分線匝短路,電阻降低,有較大的短路電流流過短路點,勵磁電流不正常的增大,發(fā)電機進相多,引起磁場不平衡,造成發(fā)電機組強烈的振動.此外,非同期并列、系統(tǒng)故障、霄擊也會使發(fā)電機組產(chǎn)生電磁振動.