洪家渡电站水轮发电机组低水头下振动分析

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水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨引言水电站是一种利用水能源进行发电的工程设施,其主要设备之一就是水轮发电机机组。

在水轮发电机机组运行的过程中,振动问题一直是一个难以避免的难题。

振动问题不仅会影响机组的安全稳定运行,还会对机组的寿命和发电效率产生负面影响。

对水轮发电机机组振动问题进行分析和处理是非常重要的。

一、水轮发电机机组振动问题的存在及危害1. 振动问题的存在水轮发电机机组在运行过程中会产生各种类型的振动,其中包括轴向振动、径向振动、扭转振动等。

这些振动可能来源于机组内部的零部件不平衡、磨损、松动,也可能来源于外部因素如水压、水流等。

2. 振动问题的危害水轮发电机机组的振动问题会给机组带来一系列的负面影响。

振动会导致机组零部件的磨损加剧,降低机组的寿命。

振动会引起机组的噪音和震动,给机组设备和工作人员带来安全隐患。

振动还会影响机组的发电效率,降低发电量,增加运行成本。

二、水轮发电机机组振动问题的分析1. 振动问题的原因分析(1)机组内部零部件的不平衡水轮发电机机组在运行过程中,由于零部件的磨损、松动等原因,会使得机组内部的动平衡和静平衡破坏,从而引起不同类型的振动。

(2)机组外部水流、水压等因素在水电站的实际运行中,机组在水流和水压的作用下可能会受到不同方向的力的影响,产生不同类型的振动。

2. 振动问题的特点分析(1)不同频率的振动水轮发电机机组在运行中可能产生不同频率的振动,包括低频振动和高频振动。

不同频率的振动对机组的影响不同,需要有针对性的处理方法。

(2)振动的幅值大小振动的幅值大小会直接影响机组的安全运行和设备寿命,因此对振动幅值的监测和控制是非常重要的。

三、水轮发电机机组振动问题的处理方法1. 振动监测与诊断(1)振动监测为了及时发现和解决振动问题,需要对水轮发电机机组的振动进行定期监测。

可以通过振动传感器等设备进行振动监测,实时监测机组的振动情况。

(2)振动诊断对于振动问题,需要通过振动谱分析、振动信号处理等方法进行诊断,找出振动问题的具体原因和特点,为后续的处理提供依据。

水轮发电机组振动的分析及处理

水轮发电机组振动的分析及处理

水轮发电机组振动的分析及处理摘要:本文主要分析了水轮发电机组振动的原理和危害,并概述了引起发电机组振动的一些主要原因,并针对这些原因提出了一些诊断振动类型的方法,最后提出了一些有效处理振动的对策。

关键词:水轮;发电机组;振动;电磁社会经济的快速发展,使得水利发电工程在人们生产和生活中所发挥的重要性日益凸显,这就需要我们通过有效的措施确保水轮发电机机组的稳定运行。

机组的稳定运行是判断水轮发电机工作性能的一项重要指标,如果机组出现振动,会加大机械的磨损,缩短水轮发电机的寿命,所以,应该重点研究水轮发电机组振动的原因,并通过一些措施来识别引起振动故障的原因,最终找到有效的应对之策。

1 水轮发电机组振动原理及危害分析水轮发电机组主要包括两个部分:固定部分与旋转部分。

当水轮发电机组工作时,会因为一些部位出现了问题使得机组出现不稳定性振动。

此时的振动原理主要就是因为机组运转时,水能直接激发了水轮发电机组的振动,并间接的维持了机组振动。

发电机的正常工作离不开机械、流体以及电气三者的共同作用,且这三者是相互作用,不可缺少的,当气隙处于不对称状态时,发电机定子跟转子之间的磁拉力就会发生不平衡,当流体导致机组转动部分出现振动时,就会带动机组转动部分出现振动,这时水轮机的水流流场和发电机的磁场都会受到转动的影响。

水轮发电机组出现振动会造成很大危害,会造成很大的安全性问题:因为当尾水管会发生低频压力脉动时,尾水管壁会发生开裂,一旦发电机机组的振动频率跟尾水管低频压力脉动的频率相接近,就会发生共振,机组会跟着出现很大范围、很大幅度的振动,甚至会让机组脱离电力系统,对受力建筑物造成极大的伤害。

如果机组各个部位发生松动,各个部件相互间就会发生摩擦,最终会使得零部件和焊缝因为过度疲劳而加深加大开裂,甚至会导致断裂,其危害是相当大的。

2 水轮发电机组振动的主要引起因素跟一般的动力机械相比,水轮发电机组因为所处的工作环境比较特殊,工作特性也较为罕见,所以,导致其振动的原因也是多方面的,一般来说,导致其振动的因素常常划分成三类:2.1机械原因第一种原因就是主轴刚度不够,或者直径太短,两个轴承之间的间隙过大,最终导致机组出现振动,而机组的负荷变化会大大的影响到机组,导致振幅变大。

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨水轮发电机机组是水电站中产生电能的重要设备,其正常运行对于水电站的稳定运行和发电效率具有重要影响。

在机组运行过程中,可能会出现振动问题,如果不及时处理和解决,将会对机组设备造成损坏,甚至影响整个水电站的运行。

本文将对水轮发电机机组振动问题进行分析,并探讨相应的处理方法。

一、水轮发电机机组振动问题分析1. 振动产生原因水轮发电机机组振动问题的产生主要有以下几个原因:(1)设备老化:随着机组长时间的运行,设备的部件可能会产生磨损和老化,导致机组振动增大。

(2)不平衡:如果机组叶轮或转子存在不平衡现象,将会导致机组振动。

(3)装配问题:机组在装配过程中,如果未能严格按照要求进行装配,可能会导致机组振动。

(4)液力振动:水轮叶片与水流相互作用时产生的振动,也是机组振动的一种原因。

2. 振动对机组的影响水轮发电机机组的正常运行需要保证机组的稳定性和可靠性,而振动问题将会对机组产生以下影响:(1)损坏设备:长期的振动将会导致机组的部件受损,从而减少设备的使用寿命。

(2)降低效率:机组振动将会影响机组的稳定运行,降低水电站的发电效率。

(3)安全隐患:严重的振动问题可能会导致设备的脱落或损坏,存在安全隐患。

1. 定期检查和维护为了保证水轮发电机机组的正常运行,需要对机组进行定期的检查和维护。

在检查过程中,需要特别关注机组的叶轮、转子、轴承等部件,对于存在磨损或老化的零部件及时更换和修理,以减少振动的产生。

2. 平衡校正对于存在不平衡现象的机组,需要进行平衡校正。

通过动平衡调整机组的叶轮或转子,使得转子在高速旋转时不再产生明显的振动,从而减少振动对机组的影响。

3. 规范安装在机组的装配过程中,需要严格按照安装要求进行操作,确保各个部件的安装位置和角度符合要求。

只有规范的安装,才能减少振动问题的产生。

4. 液力振动控制针对水轮叶片与水流相互作用产生的振动问题,可以采取一定的控制措施,如通过改变叶片的结构或调整水流的流速,减少液力振动对机组的影响。

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。

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨水电站水轮发电机机组振动问题是指水轮发电机在运行过程中产生的振动,一旦出现振动过大或者频率异常,不仅会影响机组正常运行,还会对设备的安全性和寿命造成影响。

对水轮发电机机组的振动问题进行分析和处理至关重要。

对于机组振动问题的分析需要从振动的来源和机理入手。

主要的振动源可以包括水轮叶片不平衡、水轮轴和轴承的不平衡、机组的共振等。

通过仪器测量和分析,可以获取机组振动的频率、幅度和相位等信息,确定振动的产生机理。

针对不同的振动源,可以采取不同的处理方法。

一般来说,对于水轮叶片不平衡引起的振动,可以采用平衡调整、重锤校正等方法进行处理。

对于调整轴承和轴的不平衡,可以采用加工修整、重平衡等方法。

如果机组出现共振问题,可以通过调整机组结构参数、增加阻尼装置等方法进行处理。

在平时运行中也需要加强机组的监测和维护。

定期进行机组振动测试,及时发现问题并进行处理,可以避免振动问题的进一步发展。

而在维护过程中,要定期检查轴承、轴等零部件的磨损情况,并及时更换或修复。

还应注重提高机组的设计和制造质量。

在设计过程中,应合理选择机组结构和参数,尽量避免共振现象的发生。

在制造过程中,要严格按照设计要求进行制造,确保零部件的质量和精度,减少振动源的产生。

水电站水轮发电机机组振动问题的分析处理是一项复杂而重要的任务。

通过仔细分析振动的来源和机理,采取相应的处理方法,加强机组的监测和维护,提高机组的设计和制造质量,才能有效地解决振动问题,保障机组的正常运行和长期稳定性。

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨水轮发电机机组振动问题是水电站运行过程中常见的故障之一,它不仅影响了机组的稳定运行,还可能导致设备的损坏甚至事故的发生。

对水轮发电机机组振动问题进行分析和处理显得尤为重要。

本文将从振动问题的原因分析入手,探讨针对不同原因所采取的相应处理方法,以期为相关工程技术人员在水电站振动问题的处理中提供一些参考和借鉴。

一、振动问题的原因分析1.不平衡水轮发电机机组的不平衡是引起振动问题的常见原因之一。

当机组转子的质量分布不均衡时,会导致旋转时的不平衡力,从而引起机组的振动。

而不平衡可能来自于机组本身的制造问题,也可能是在运行过程中由于叶片磨损、机械松动等原因导致的。

2.轴承故障水轮发电机机组的轴承故障也是引起振动问题的常见原因之一。

当轴承损坏或磨损严重时,会导致机组的不稳定运行,产生较大的振动。

3.失衡失衡是指机组旋转零件或叶片的动力重心与几何轴线不在同一条直线上。

失衡主要是由于静、动平衡不足、质量、尺寸和装配不对称等引起的。

4.共振共振是指机组受到外力激励使其振动幅度变得异常大的一种现象。

共振现象可能十分危险,因为它可能导致机组受损或者损坏。

二、振动问题的处理方法1.不平衡针对机组不平衡问题,应当采取动平衡的措施,通过动平衡仪器检测机组的不平衡情况,确定不平衡的位置和大小,然后通过增加或减少相应位置的质量来进行校正。

在机组停机检修期间,还可以对机组进行整体的静平衡和动平衡处理,以保证机组的平衡性。

2.轴承故障针对机组轴承故障问题,首先需要进行轴承的检测和诊断,确定轴承的具体故障原因,然后根据故障原因采取相应的处理措施。

如果是轴承磨损严重,需要及时更换轴承;如果是轴承损坏,需要进行轴承的修复或更换;如果是轴承润滑不良导致的故障,需要对轴承进行润滑维护。

3.失衡对于失衡问题,需要通过精确加工和装配来保证机组零部件的质量和尺寸的准确性,避免因质量、尺寸和装配不对称而引起失衡问题。

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨

水电站水轮发电机机组振动问题分析处理方法的探讨简介:水电站水轮发电机机组是利用水流能量产生电能的设备,其正常运行对于水电站的稳定运行和电能输出非常重要。

由于机组本身的特点以及外界环境的因素,机组振动问题时常会出现。

本文旨在对水电站水轮发电机机组振动问题进行分析,并探讨相应的处理方法。

一、机组振动问题的原因分析1. 机组本身问题:水轮发电机机组是一个由多个部件组成的复杂系统,其中的轴承、齿轮、叶轮等部件在长时间的运行中可能出现磨损、变形、断裂等问题,导致机组振动。

2. 外界环境因素:水电站位于水流较大的溪流或河流中,水流对机组的冲击力较大,可能引起机组振动。

水电站周围的地质条件以及建筑结构也可能对机组振动产生影响。

二、机组振动问题的危害分析1. 对机组本身的损坏:机组长时间的振动会使机组各个部件的磨损程度加剧,甚至可能导致部件断裂,影响机组的正常运行。

2. 对电能输出的影响:机组振动会导致发电机输出的电能波动,影响水电站的电能输出稳定性,可能会影响到电网的稳定运行。

三、机组振动问题处理方法的探讨1. 轴承检修与更换:轴承是机组振动的重要原因之一,定期检修以及更换磨损严重的轴承对于减小机组振动具有重要意义。

2. 调整叶轮叶片的角度:叶轮叶片的角度与水流的流向有关,通过调整叶轮叶片的角度可以适应不同水流条件,减小机组振动。

3. 加强机组安装的稳定性:加固机组的整体结构以及与地基之间的连接,提高机组的稳定性,减小机组振动。

4. 水流调节:通过调整水流的流量和入口位置,控制水流对机组的冲击力,减小机组振动。

5. 加强机组监控与维护:及时监控机组的振动情况,发现异常情况及时进行维护,防止机组振动问题加剧。

结论:水电站水轮发电机机组振动问题是一个复杂而常见的问题,对机组的正常运行和电能输出都会产生负面影响。

通过对机组振动问题的原因进行分析,我们可以采取有效的处理方法,如轴承检修与更换、调整叶轮叶片的角度、加强机组安装的稳定性、水流调节以及加强机组监控与维护等措施,减小机组振动问题,保证水电站的稳定运行和电能输出的稳定性。

水电站水轮发电机机组振动问题分析及对策

水电站水轮发电机机组振动问题分析及对策

水电站水轮发电机机组振动问题分析及对策摘要:如果水轮发电机机组出现异常的振动以及噪音,则可判定为运行出现问题,通过振动的各种信号信息,能够判断其存在的具体问题信息。

振动的转速变化、负荷变化为工况变化的伴随信息,能够作为振动故障识别的重要参考数据。

关键词:水轮发电机;机组振动;故障诊断;处理水电站水轮发电机组由发电机和水轮机构成,其转动部件通过轴承、机架和钢筋混凝土结构进行支撑,在水力、机械、电磁等方面因素的耦合关联作用下,形成极其复杂的水轮发电机组振动问题,如:水轮发电机组零件紧固部分松动或脱落而引发转动部件不平衡的机组振动现象;零件和焊缝应力疲劳区内部裂纹或断裂的问题;大轴剧烈摆动导致轴瓦温度升高而出现烧瓦的现象等,尤其以激振源频率与机组部件固有频率相近而诱发的共振危害最为突出。

为此,要加强水轮发电机的振动分析,进行水轮发电机组的振动故障治理。

一、水轮发电机机组振动分析对于所有的旋转类型机械,其常见的问题类型包括设计问题、制造问题,如果设计不良,存在动态安装问题,在设备运行时可能存在较大的强迫振动,安装维修不当,存在零件的错位以及预负荷超标等问题会导致机组在运行过程中,出现超转速、负荷不良等问题,导致工作性能改变,长时间会使机器运行状况恶化。

综合考量其影响因素相对复杂性更高,同时系统的各个组成部分之间存在影响,如水力因素导致机组振动时,会引发转子以及走子之间的空气间隙问题引发不对称的磁拉力,有加重阻尼机组振动问题。

二、水轮发电机组部件模态分析1.发电机上机架模态分析机架是水轮发电机的重要结构件,采用中心体和支臂的钢板焊接结构,支臂主要设计为工字梁结构,当中心体外端尺寸在4m以内时采用中心体与支臂焊为一体的结构;当机架支臂外端尺寸在4m以外时采用可拆卸的臂架方法。

根据不同的支臂型式,水轮发电机机架有不同的类型,即:辐射型、井字型、桥型。

以某水电站机组的上机架为例进行振动特性分析,采用添加约束方程的方法进行参数化分析,并运用APDL语言编制自动生成网格程序,避免建模过程中的大量重复工作,便于水轮发电机上机架的振动特性分析。

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额 定水 头 :15m 3
最 高水 头 :18m 6 最低 水 头 :9 0m
额 定功率 :2 4 1MW 0 . 设计 流 量 :14 1 s 6 . / m 最 大 吸 出高度 : 一 . 2m 47
流以一定 的圆周速度离开转轮进入尾水管并继续旋 转 ,旋转 水 流 在 尾 水 管 中形 成 一 个 旋 转 的 真 空 涡

选 择 3号 水轮 发 电机 组 的空 载 、6 0MW 负荷 、 10M 负荷 ( 3 W 当前 水头 下 的最大 负荷 为 10MW) 4 3 个 典 型工 况点 进行 调查 ,对 各工况 下 尾水锥 管段 压
般 来说 ,4 % ~ 0 的额 定 负荷 区 间是混 流 式机 0 6%
带 ,当此 真空 涡 带扫 射到 尾水 管壁 时 ,尾水 管 管壁 振动 剧烈 ,尾 水 管 内产生 强烈 的噪音 并在 管壁 上形 成 周 期性 的水 流 冲击声 ,当尾 水管 的低 频压 力 脉动 与 电力 系统 的 自振频率 发 生共 振 时 ,还 会造 成 机组 严 重 的 出力摆 动及 机架 的轴 向振动 加剧 。这 种 偏离 设 计 运行 工 况 的 区 域 就 是 我 们 常 说 的 “ 动 区 ” 振 ,
子 间气 隙不对 称 、磁 极极 性不 对 等 ;引起 水力 振动 的 主要 因素有 水 力 不 平 衡 、尾 水 管 中水 流 不 稳 定 、 涡列 及 空腔气 蚀 等 。一般 而 言 ,引起 水轮 发 电机组
振动 的原 因主要 是水 力振 动 。
足系统的需要 ,又能满足机组 自 身的安全稳定运行 要求 ,是洪家渡电站需要解决的重要 问题 。
组 的振动 区 。不 同类 型 的水轮 机振 动 区 的范 围会 有
不 同变化 。同一 台水 轮发 电机同。
2 现 状 调 查 分析
洪 家渡 电站 处 于乌 江流域 的上游 ,为 乌 江水 电
脉动幅值大 ( 1 P ) 约 6k a ,最大脉动压力 主要分 布 在 低频 段 ( 倍 频 33H 以 内 ) 图 2 1 . z 见 。同时 ,在尾
组 ,机组开 、停机 快捷 、方便 ,负荷调节速度快 、 调 节范 围 大 。 自 20 04年 以来 ,水 库 一 直 在低 水 位
下 运行 ( 8 高程 以下 ,净 水 头 13—15m) 110m 0 0 , 且 在 以后 的几年 时 间 内 ,由于整个 流域梯 级 电站联 调 用水 的 原 因 ,水 库 长 期 保 持 在 较 低 的 水 位 下 运 行 。机 组并 人 贵州 电网 运 行 , 自动 发 电 控 制 A C G 投 入 ,担任 电 网调峰 任务 。 由于 电网调 峰需要 ,机 组 长期 运行 在低 负荷 区 ,负荷 调整 频繁 ,因此 振动 区运 行 矛盾 突 出。如何 科 学地设 置 振动 区范 围 ,合 理 避开 振动 区运 行 ,使机 组在 低水 头条件 下 既能满
洪 家渡 电站 水轮 机 主要技 术参 数如下 :
型 号 :H S 6 L 1 6一L 4 4 J一 2
振动不但会影响水轮机的正常工作 ,而且会引
起 机 组 和厂房 的损坏 。机 组 的振动 除 了与 制造 和安 装质 量 有 关 外 ,与 机 组 的运 行 工 况 还 有 密 切 的联 系 。在偏 离设 计 工况 下运 行 时 ,水 轮 机转 轮 出 口水
力脉动值及脉动频率进行对 比,分析如下 : ( )空载 运行 时 ,尾水 锥管 压力 大 ,压力 脉 动 1 幅值较 小 ( 9k a ,最大 脉 动 压力 在 各频 率 段 分 约 P )
布离散 ( 图 1 ,机组 长期 在此 工况 下运 行不 易 产 见 )
生 共振 。 ( ) 0MW 负 荷 时 ,尾 水锥管 压力 较大 ,压 力 2 6
中图分类号 :T 70 K3 文献标志码 :B 文章编 号 :10 — 13 2 1 ) 0 7 0 3 (0 1 增刊 一 0 5 0 03—3
O 引 言
水 轮 发 电机 组 的振 动 是一 个 普 遍 存 在 的 问题 , 运行 中的水 轮发 电机 组不 同程 度上 都存 在 着振 动现
第2 5卷 ( 增刊 )
贵州水力发 电
GUI 0U ATER ZH W P0W ER
21 0 1年 1 2月

水 电站 运行 ・
洪家渡 电站水 轮发 电机组低水头下振动分析
张 金 星
( 贵州乌江水 电开 发有 限责任公司洪家渡发 电厂 ,贵州 黔西 5 10 ) 55 1
摘要 :介绍洪 家渡电站机组投运 以来 ,机组 长期在低水头下带部分 负荷 运行 时的振动原因分析和采取的对策。 关键词 :水力 机械 ;水轮发 电机 ;振动 ;压 力脉 动 ;洪家渡 电站
象 ,特别是高水头水轮机尤为突出。按引起振动的
原 因不 同可将 振 动分 为机 械 振动 、水 力振 动 和 电磁 振动 3种 类 型 。引起机 械 振动 的 主要 因素有 转 动部
分质量不平衡 、机组轴线不正和导轴承缺陷等;引 起 电磁振 动 的主要 因素有 转子 绕组 匝间短路 、定转
张金 星 :洪家渡 电站水 轮发电机组低水头下振动 分析
21 0 1年 ( 增刊 )
水 管壁处 可以感 觉 到强烈 的水 流撞击 声及 尾水 管 壁
行 会 导致 尾水 管壁 损 伤撕裂 等现 象 。
流域开发梯级中的龙头电站 ,水库为不完全多年调 节水库 ;电站装有 3台 20 w 混流式水轮发 电机 0 M
收 稿 日期 :2 1 — 0 1 0 1 1— 9
作者简 介:张金星 (9 2 ) 17 - ,男 ,贵州省贵阳市人 , 工程师 ,长期 从事水 电厂运行及管理工作。

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