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水轮发电机组运行中的振动分析

水轮发电机组运行中的振动分析

水轮发电机组运行中的振动分析摘要:目前我国大部分水电站普遍存在的问题便是水轮发电机组的振动问题,并且已知的导致水轮发电机组振动程度的影响因素有很多,例如设计、制造、安装、检修、运行等。

每一个水电站针对这种振动程度都有自己的允许范围值,当水轮机组振动值超过允许范围的最大值时,这种振动便很有很能影响到机组的使用寿命,严重的还可能导致机组运行时发生故障导致工程事故,所以当出现这种振动时水电站工作人员需要及时处理,避免情况更加严重。

因为影响水轮发电机组振动的因素很多,但从振动的原因上分析,一般有机械、水力以及电磁等方面原因。

本文结合了水轮发电机组的原因以及振动的处理办法进行了简析,希望可以给相关部门提供些有价值的参考。

关键词:水轮发电机组;运行;振动分析水轮发电机组的振动和其他的机械振动时有很多不同之处的,而他们的相同之处都在于利用机械自身的转动或者传动产生的振动。

并且在水轮发电机组运行过程中产生的振动还需要考虑水流在经过发电机时,水本身的重量对发电机压力的占比,以及这种占比对发电机各个组件的影响。

1 水轮发电机的工作过程中出现振动简析想要了解和知道是什么原因导致的发电机的振动,就必须都发电机的工作机理有所了解。

水轮发电机的发电过程主要是依靠水力、机械以及电磁三大部分的相互作用进而产生电力的。

例如当水流的作用下机组发生振动这时发电机机组的转子和定子之间就会出现较大的缝隙,当这种缝隙过大时则会导致整个发电机机组的不稳定,这时发电机的磁场以及水流流畅都会受到影响,进而导致发电机组在工作过程中出现一些列问题,所以说水流流体、电磁和机械是导致发电机组振动的重要原因。

2 水轮发电机振动的原因分析2.1 机械振动所谓水轮发电机的机械振动指的就是在发电机工作过程中由于发电机本身的惯性力、摩擦力以及其他外界作用了的影响下,导致发电机的振动叫做机械振动,目前比较常见的引起机械振动的原因有三点,转子质量不平衡、机组轴线不正以及导轴承老化破损等。

水轮发电机组振动原因和处理措施分析

水轮发电机组振动原因和处理措施分析

水轮发电机组振动原因和处理措施分析水轮发电机组振动会让水轮发电机组正常运行产生问题,会让水轮机组出现故障。

本文首先对水轮发电机组振动带来危害作出简要阐述,然后对水轮发电机组振动原因进行分析,之后结合笔者在新庄水电站工作的实际情况,提出几点水轮发电机组振动处理措施,希望可以对业内起到一定参考作用。

标签:水轮发电机组;振动原因;处理措施前言:在水电站中,水轮发电机组的安全运行可以保证水电站经济效益,如果水轮发电机组因为振动出现故障情况,那么就会对水轮发电机组运行平稳性与发电效益造成不利影响。

水力原因、机械原因与电气原因均有可能导致水轮发电机组出现振动情况,进而产生运行故障。

一、水轮发电机组振动带来危害在水电站中,水轮机占有核心地位,水轮机组可以转化水势能为机械能,在水电厂中,水轮发电机组的安全运行可以保证其供电安全性、供电优质性和供电经济性,这和电网运行的稳定性、安全性具有直接关系,这对于水电厂的社会效益与经济效益具有决定作用。

在水轮机组的运行中,水力原因、机械原因与电气原因均会造成水轮发电机组振动情况,据统计,现阶段,水轮发电机组大约有80%事故与故障和振动有关。

水轮发电机振动会带来五点主要危害:(1)會让机组零部件出现疲劳损坏区,该区主要出现在金属和焊缝之间,长期运行会让损害程度加重,可能会有裂缝出现,导致机组报废;(2)发电机组部分紧固部件会出现松动甚至断裂情况,会让连接部件出现振动情况,减少其使用寿命;(3)水轮发电机振动会让机组旋转部分磨损程度加剧;(4)水轮机组共振会对厂房以及多种设备造成影响;(5)水轮机组振动会让尾水管中形成涡流脉动压力,此压力可能会让水管壁开裂,可能会对尾水设备正常使用造成影响。

二、水轮发电机组振动原因(一)水力原因在水力方面,水轮发电机组振动的主要原因是水轮机会受到动力水压的干扰,这种水力原因往往是具有较大随机性、很难进行控制的。

如果水轮机处于非设计环境工作,或是处于过度运行状态,那么由于不理想水流状况,机组部分组件会产生振动加速,出现断裂情况。

水轮发电机组振动分析

水轮发电机组振动分析
梁 学 辉
( 中国 电力 投资 集 团公 司格 尔木太 阳 能发 电分公 司 ,青海 西 宁

8 1 0 0 1 6 )
要 :减 少水轮发 电机组振动对提 高机组 安全稳定 运行 、延 长机 组使 用寿命 具有 重要 的作 用。本文对 水轮发
电 机 组 产 生 的 各 种 振 动 的 危 害及 原 因进 行 了分析 ,并针 对 各种 振 动 的 原 因提 出 了具 体 解 决 措 施 。
Abs t r ac t : Th e r e d uc t i o n o f hy dr o — g e n e r a t i ng un i t v i b r a t i o n h a s i mp o r t a n t r o l e t o i mp r o v e s a f e a n d s t a bl e o p e r a t i o n o f t h e u ni t a nd pr ol o n g t he s e r v i c e l i f e o f t h e un i t . Th e ha r m a n d ca u s e o f wa t e r p o we r,me c h a n i c a l s a nd e l e c t r o ma g ne t i s m o n t h e v i br a t i o n o f hy d r o — g e n e r a t i n g un i t a r e f u r t h e r a n a l y z e d. Co nc r e t e s o l ut i o ns a r e p r o p o s e d a i mi n g a t a v a r i e t y o f r e a s o n s t o c a u s e v i b r a t i o n .

水轮发电机组运行中的振动分析

水轮发电机组运行中的振动分析
第3 2卷第 6期
2 0 1 3年 1 2月
/‘ 。 。 。 、。






Vo 1 . 3 2. No. 6
S i e h u a n
Wa t e r P o w e r
De e . . 2 0 1 3
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.. … 一 。 . .+
2 0 1 2年底 , 我 国水电装机容量 已达 1 1 . 4 4亿 k W, 随着 装机 的 增 加 , 对 我 国水 电企 业 设 备 维 护 与养护工作提 出了更高的要求。在现代水电站的
运行 维护 中 , 水 轮 机 组 异 常 振 动 是 常 见 的异 常现 象 。如何 快速 的判 断振 动 源并 进行 相应 的措 施 是
时, 将发生共振 , 引起机组出力 大幅度波动 , 可能 会 造成 机组 从 电力 系统 中解 列 , 甚 至危 及 厂 房 及
水 工建 筑物 。
量不平衡 , 转子重心与轴心产生一个偏心距 。当
主轴旋转时 , 由于失衡质量离心惯性力的作用 , 主 轴将产生弯曲变形 。轴变形越大, 振动也越严重 。 其振动特性 : 振幅与机组 出力无关 , 在空载下也振 动; 振幅随转速的增高而增大 , 且大致与转速的平
不断创 新 。 1 水 轮发 电机 组振 动 的危 害
动激起机组转动部分振动时 , 在发 电机转子与定 子之间会导致气 隙不对称变化 , 由此产生的磁拉
力不 平衡 也会 造 成 机 组 转 动 部分 的振 动 , 而转 动 部 分 的运动 状态 出现 某 些 变 化后 , 又 会 对水 轮机 的水 流 流场 及 发 电机 的 磁 场产 生 影 响 。 因此 , 水 轮机的振动是机械 、 水力 、 电气 等 多 种 原 因引 起

水轮发电机组振动原因分析

水轮发电机组振动原因分析

水轮发电机组振动原因分析概述振动是机器运行中不可避免的现象。

在水轮发电机组中,振动不仅会影响设备的性能和寿命,还会影响发电厂的生产效率和安全。

因此,深入分析水轮发电机组振动原因,采取有效措施减少振动,对于保障发电厂的正常运行和机组的长期稳定运行至关重要。

模型分析水轮发电机组振动主要有几种类型:•稳态振动:指机组长期处于一种稳定的运行状态,此时振动频率和振幅相对稳定。

水轮发电机组稳态振动主要由质量不平衡和未正确安装转子引起。

•暂态振动:指振动频率和振幅在短时间内发生变化,可能是由于负载突变或冲击引起的。

暂态振动对机组疲劳损伤影响较大,长期存在可能造成机械故障。

•横向振动:指机组的振动方向与转子轴线垂直,造成机组运转不稳定。

常见的横向振动原因包括转子偏心、轴承失效等。

•纵向振动:指机组的振动方向与转子轴线平行,较为严重时可能会造成转子碰撞和轴承故障等机械故障。

除了以上几种常见振动类型,水轮发电机组还可能出现多种组合振动。

振动原因分析1. 转子偏心转子偏心是指转子在旋转时轴向偏移,导致振动频率和振幅增大。

主要原因包括转子装配不良、轴承表面磨损不均、轴箱挠曲、转子重量不均等。

针对此问题,我们可以采取如下解决措施:•调整轴承的安装平面和支撑面,以保证轴承安装的精度。

•整体调平转子,保证转子在旋转时轴向偏移量小于要求。

•检查轴承并进行必要的维护、清洁和润滑。

2. 支承失效支承失效是指轴承在运转中失效,产生异常振动。

支承失效常见原因包括轴承老化、过载运转、润滑不良等。

中长期的解决措施为定期维护和更换轴承。

短期的解决措施包括监控轴承温度和压力,确保轴承正常运行。

3. 质量不平衡质量不平衡是指转子及其附属部件质量分布不均,引起机组振动。

这种振动通常是稳态振动,振动频率与机组的物理结构有关。

当不存在其他明显的故障时,质量不平衡经常是导致振动的根本原因。

解决措施包括:•对机组进行动平衡校对来修正在机组内部的重量分配不均(即转子杂散质量)。

水轮发电机组运行中的振动分析

水轮发电机组运行中的振动分析

水轮发电机组运行中的振动分析摘要:随着科技水平的不断提升,社会对机电设备的要求也越来越高。

水轮发电机组作为水电站的核心组成部分,它的安全稳定运行关乎整个水电站的经济效益和运行效益。

但是水电站的实际运行当中,常常会出现或多或少的振动故障,这些振动故障会严重破坏水电站的稳定运行。

本文从水轮发电机组的振动的分析入手,结合振动问题产生原因,采取有针对性的解决措施有效解决机组振动问题,提升水轮发电机组运行稳定性和可靠性。

关键词:水轮发电机组;运行;振动1水轮发电机组的振动水轮发电机组是由转动部分、固定与支撑部分等多部件组成的结构复杂的动力机械,在运行过程中受水力、机械、电磁干扰力的共同作用会不可避免地产生振动。

在水轮发电机组的实际运行过程中,机组振动一般是将水轮机作为其原动力,水能的作用能够有效激发水轮发电机组振动,同时,通过间接的方式,其还能够维持机组振动。

值得注意的是,水轮机组本身的特殊性,也会造成水轮发电机组产生振动问题。

若机组各部件的稳定性指标均在允许范围内,将不会影响机组的安全稳定运行,但若其中某些指标过大甚至超标,尤其是发生共振或长期的自激振动时,将可能会使机组的零部件出现变形、松脱、疲劳断裂等,从而危及机组甚至电站的安全。

2水轮发电机组振源分析及保护测点选择2.1振源分析水轮发电机组中任一个部件存在机械缺陷均会引起机组振动,另外受水力、机械、电磁干扰力的共同作用,水轮机组的振动机理比一般的机械振动更为复杂。

2.1.1水力振源水流在水轮机流道中产生的脱流旋涡或不均匀分布流速引起压力脉动,从而导致产生的叶道涡、卡门涡对机组振动的影响比较大,尾水管涡带引起的振动和自激振动更为严重。

2.1.2机械振源旋转部分质量失衡、轴承与支承结构刚度不够、油膜不稳定、导轴承间隙及轴密封调整不当及机组轴线不正或对中不良都会引起机械振动。

2.1.3电磁振源包括转子磁极线圈匝间短路、发电机出口突然短路、气隙不均匀、定子铁心冲片松动及铁心瓢曲、不对称三相负荷运行等。

水轮发电机组运行中的振动分析 杨平

水轮发电机组运行中的振动分析 杨平

水轮发电机组运行中的振动分析杨平摘要:水利工程在发电、蓄洪、航运等方面发挥了重要作用,因此定期开展水利工程内部机电设备的检修维护十分必要。

水轮发电机组作为水利工程中的核心设备,随着使用年限的增长或是工作环境的影响,常常会出现振动现象,如果不能及时查明振动原因,并采取有效的减振、防振措施,久而久之就容易产生安全问题。

因此,水电站技术人员需要明确水轮机发电机组振动原因,进而采取有效的解决方案。

关键词:水利发电机组;振动问题;成因分析;解决措施水轮发电机组振动是水电站运行过程中常见的一种问题,尤其是在一些投入运行年限较长的水电站,振动问题更加明显。

文章首先列举了几种常见的引发水轮发电机组振动故障的原因,随后结合某工程实例子,提出了具体的故障解决方案。

一、水轮发电机组振动成因分析大量的工作实践证明,导致水轮发电机组出现振动的原因与运作工况、机械原因、水力原因、维护管理等诸多因素都由密不可分的联系。

本文选取其中影响力较大的几种进行重点介绍。

1、机械因素(1)机组转动部分的固定构件由于出厂质量问题以及使用维护不到位,容易产生部件松动的现象,在高速旋转情况下,即便是很小的松动问题也会产生严重的振动。

(2)机组在运行过程中轴线不正以及调整不合格都会导致转轮的几何中心偏离旋转中心,这时机组运转产生的离心力就会导致惯性增加,在加上水压和动力的共同作用,就会发生震动现象。

(3)转子、转轮等转动部件的质量不平衡,就会使得转子的中心在轴上形成偏心距,从而导致机组运转时产生振动。

(4)如果瓦轴间隙不合理,在间隙过大而且润滑效果不佳的情况下就会产生干摩擦的现象,从而使机组产生横向振动。

2、电气因素(1)空气间隙不均匀,如果发电机在运转过程中出现转子不圆,或者机组中心不正时就会使得空气间隙不均匀,产生单边的不平衡磁拉力,电磁力的不平衡扰乱空气间隙的周期性变化,进而引发机组振动。

(2)三项负荷不平衡,这种引发振动的原因主要是指电气系统中的三项电流幅值发生不一致情况,而且幅值差超过了2%,从而引起继电保护误动、机组的附加元件产生振动。

水力发电机组运行中振动的原因分析及处理办法

水力发电机组运行中振动的原因分析及处理办法
(2)发电机组遭受较大程度的磨损,或是轴剧烈的振动,则容易使轴与轴瓦温度上升,当温度达到临界值时可能烧坏瓦轴,从而无法满足机组长期运行条件。
(3)发电机转子的振动过大,会增加滑环电刷的磨损,导致电刷火花不断增大。
(4)机组振动可能会引起机组零部件金属以及焊缝之间形成并扩大疲劳破坏区,促使其机能的减弱。随着裂纹的不断扩大,导致裂缝的产生,最终会造成断裂,造成机组无法使用。
4.2机组支撑因素导致的振动及处理
(5)机组振动过大,会增加尾水管中形成的涡流脉动压力,这会使尾水管壁发生裂缝,从而影响尾水管壁的正常功能,严重时可能会导致整体尾水设施遭到严重的破坏。
2.电气原因导致的水力发电机组振动及处理方法
2.1三相负荷因素引发的振动及处理
在实际水电生产过程中,发电机组经常会出现三相负荷不对称问题,如发电机定子单向接地或者两相短路时。当负荷不平衡时,三相绕组会产生负序电流,产生负序旋转磁场。一旦负序磁场正对发电机纵轴时,较小气隙会增大转子间作用力。一旦负序磁场正对发电机横轴时,较大气隙会减小转子间作用力。因此负序磁场造成定转子间作用力忽大忽小,便会出现定子机座与转子出现振动问题。针对此种问题,需要设置发电机阻尼绕组来减小负序电流,在负序旋转磁场切割转子时,电阻中安装的漏电抗很小的阻尼绕组便可以产生较大感应电流,对负序磁场进行削弱,从而减少产生的负序电流,避免出现振动问题。
3.水力因素引起的水力发电机组振动及处理方法
3.1水力因素引起的振动原因
水力因素引起的机组振动主要有以下几个方面:(1)卡门涡列:围绕着物体的恒流通过时,在出口的两侧边缘出现了漩涡,形成了有规则交错排列、向相反方向旋转的旋涡,从而相互吸引、相互干扰,形成了非线形的涡列,通常被称为卡门涡列。当卡门涡列冲击频率和旋转物体叶片固有频率比较接近的时候,叶片的固有频率会产生共振,并带有强烈且频率单一的噪声以及金属共振的声音。(2)空腔汽蚀:水轮机有水流通过的时候,流速、流向受到流道的影响发生变化,在流速增加或脱流部位压力减少到汽化压力的时候,水流中会出现汽泡,汽泡在进入高压区之后会溃灭,从而导致汽浊出现。空腔汽蚀是在流道中由于漩涡带引起负压、脱流而导致压力交变造成的。因空腔汽蚀造成机组的推力轴承和顶盖产生剧烈的垂直振动,相较于横向振动,垂直振动的危害更大。(3)尾水管的低频率水压脉冲:水轮机在非设计工况条件下运行的时候,由于转轮受到出口处的脱流旋涡和旋转水流以及汽蚀等影响,在尾水管内常常会引起水压脉动,特别是在尾水管内出现大型涡带之后,涡带以近似固定的频率在管内转动,从而导致低频压力脉动。当水流在管道中流动时,压力脉动会激起尾水管壁、转子、蜗壳、导水机构和压力管道的剧烈振动。(4)水力不平衡:具有动能和位能的水流是由蜗壳的作用而形成的环流,它是经过均匀分布的固定以及活动导叶片作用到转轮上,转轮被激活而旋转。因为加工、安装误差,导水叶叶片、流量通道的形状大小差异较大的时候,作用转轮的水流在失去轴对称的情况下就会出现不平衡横向力,从而导致转轮振动,当无负载和低负荷运行的时候,振动比较强烈。
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水轮发电机组振动是水电站存在的一个普遍问
题,有设计、制造、安装、检修、运行等方面的原因.
运行中的机组不同程度都存在着振动,电站规定振动
值在某一允许范围内,当振动超过规定的允许值时,便
会影响机组的安全运行和机组的寿命,需及时找出原
因并采取措施消除.同时水轮发电机组的振动是一个
复杂的问题,但从振动的原因来看,一般有机械、水力
及电磁等方面的原因.笔者结合实践谈谈水轮发电机
组运行中的振动问题.机械掘动由于机组机械部分的
惯性力、摩擦力及其他力的干扰造成的振动叫做机械
振动.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.特子质量不平衡.由于转子质量不平衡,转子重心与轴心产生一个偏心距.当主轴旋转时,由于失衡质量离心惯性力的作用,主轴将产生弯曲变形.轴变形越大,振动也越严重.在制造时,要进行转于的静平衡、动平衡试验,使不平衡重量尽可能小,从根本上消除这种振动的原因.
轴线不正.机组轴线不正会引起两种形式的振动,弓状回旋.由于转子、转轮几何中心偏离旋转中心,运行中会产生横向及纵向振动,直接形成回旋对推力轴承、导轴承均构成威胁,还能增大离心惯性力,两者都使振幅增大.从运行角度分析,一般出现在投运年限较长,各导轴承间隙大,没能及时修复,或者检修质量不良等情况下.
另外一种是摆振.在动水压力下,推力轴承处发生摆振.为此,在安装和检修时必须找正轴线,调整各导轴承的间隙在允许范围内.对新投产的机组,一般不会由于轴线不正而引起剧烈振动,但对于运行一段时间后的机组,由于某种原因使轴线改变,如推力头与轴配合不严密、卡环不均匀压缩、推力头与镜板间的垫变形或破坏等,都会引起机组振动.导轴承缺陷.当导轴承松动、刚性不足、运行不稳而润滑不良时,会发生摩擦,引起反向弓状回旋,即横向振动力.导轴承间隙过小,会把转轴的振动传给支座和基础,导轴承间隙过大,转轴振动大.适当的导轴承间隙,才有可能同时保证转轴与支座的振动均在允许范围内.水力撮动由水轮机水力部分的动水压力的干扰造成振动叫水力振动.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、涡列等.水力不平衡.当流入转轮的水流失去的轴对称时,出现不平衡的横向力,于是造成转轮振动.水流失去轴对称的主要原因是过流通道不对称,如:蜗壳形状不正确,导叶开度不均,引起转轮压力分布不均,在流道中塞有外物,转轮止漏环偏心等.尾水管中水力不稳定.尾水管中水力不稳定现象,主要指尾水管中的水压周期性的变化,压力脉动作用于机组和基础上,就引起振动、噪音和出力波动,同时它对尾水管有相当大的破坏作用.这种情况一般发生在非设计工况下,水流在尾水管进口有一个圆周分量,形成旋流.当此分量达一定值时,便在尾水管中出现涡带,使尾水管的水流发生周期性的变化,引起水压脉动和管壁振动.当水轮机的自振频率与压力脉动频率相同时,便发生共振,威胁水轮机组的运行.涡列.当水流绕流叶片,由出口边流出时,便会在出口边处产生涡列,从
叶片的正面和背面交替出现,形成对叶片交替的冲击.当叶片自振频率与冲击频率相同,便产生共振.由涡列所引起的振动只在一定水头和开度时才会发生,它能使叶片的根部或轮缘产生裂纹,有时还伴随着一定的声响.在偏离设计工况下运行,机组一般都存在着一个振动区.这个振动区主要是由水力方面引起的,如尾水管中水力不稳定、涡列等.在没有解决振动问题之前,为了机组的安全与稳定,值班人员应尽可能地避开这些区域运行.磁振动由发电机电磁部分的电磁力的干扰造成的振动叫做电磁振动.引起电磁振动的因素有:发电机二相不对称运行、发电机突然短路等.发电机三相不对称运行发电机运行时,会发生三相不平衡负载,引起三相电流不平衡.三相不平衡电流会在三相绕组中产生一个正序旋转磁场和一个负序旋转磁场.当负序磁场对着水力发电机转子纵轴附近时,因气隙小,
磁阻小,磁力线就多,转子和定子间的作用力就大.当负序磁场对着转子横轴附近时,因气隙大,磁阻大,磁力线就少,转子与定子间的作用力就小.这样,负序磁场和转子之间的作用力时大时小,就使力矩变成两倍于周波数的频率而脉动,造成转子及定子机座的振动.发电机突然短路发电机突然短路会使定子绕组的端部受到很大的电磁力的作用.这些力包括定于绕组端部相互间的作用、定子绕组端部与转子绕组端部相互间的作用力以及定于绕组端部与铁芯之间的作用力.
另外,发电机突然短路还使转子轴受到很大的电磁力矩作用,所受力矩分为两种:一种是短路电流中使定子、转子绕组产生电阻损耗的有功电流分量所产生的阻力矩,另一种是突然短路过度过程中才出现的冲击交变力矩.这些电磁力及电磁力矩能使发电机组受
到剧烈的振动,并给发电机部件带来危害.发电机转子两点接地当发电机在运行中出现转子两点接地时,部分线匝短路,电阻降低,有较大的短路电流流过短路点,励磁电流不正常的增大,发电机进相多,引起磁场不平衡,造成发电机组强烈的振动.此外,非同期并列、系统故障、霄击也会使发电机组产生电磁振动.
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