水电站水轮发电机组振动问题分析及处理措施

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1、水电站水轮发电机组振动问题分析及处理措施罗定市船山水电有限公司广东罗定527200摘要：木文通过分析水电站水轮机组振动危害及其产生原因，提出了相关防治方法，采取限制流量降低汽蚀、尾管补气、加强轴承检测及修复过流部件的措施来进行综合处理，解决了振动过大、转动部件易磨损、发电效率不高等问题，使机组稳定性得到了很大的提高，保证了机组安全发电的运行。关键词：水轮机；发电；避振措施；维护修复振动对于水轮发电机组是极其严重的危害，它不但降低机组的工作效率，影响机组安全运作，还会加快损坏机组部件，导致事故的发生。由于水轮发电机组在运行中产牛.振动现象是不可避免的，所以如何

2、解决处理发电机组振动故障是水电站必须面对的问题，下面通过对机组振动现象及其危害性的分析，讨论如何处理及预防水轮机振动。1工程概况某电站工程由大坝、压力引水隧洞、调压井、高压埋管、发电厂房、升压站及附属建筑物组成。一级水电站主要配合干渠引水发电，容量2×1250kW,水轮机型号为HL123-U-120,额定水头17.5m,单机额定流量7.5m3/so二级电站为引水式，容量l×2000kW,水轮机型号为HL220-WJ-84,额定水头46.6m,额定流量5.39m3/s。该机组在调试期间出现了不同程度的振动问题。通过详细析机组振动故障的原

3、因，并制定了调整处理方案，经治理后彻底消除了该机组的振动故障。2机组振动分析2.1机组振动的危害性对水轮发电机组而言，振动是旋转机械不可避免的现象。振动除了使机组效率降低，还会带来一系列危害，甚至会威胁机组的正常运行和安全，主要表现在以下几个方面：1）机组振动会造成某些部件的冇害弹性变形和塑性变形，使一些零部件材料发生疲劳、裂纹及断裂，引起机组零部件金属焊缝中疲劳破坏区的形成和扩大，使之发生裂纹甚至断裂损坏而报废。2）振动使机组各部位紧固连接部件松动，导致这些紧固件本身的断裂，加剧其连接部分的振动，促使它们迅速损坏。3）振动加重机组转动部件之间的相互磨损。4

4、）尾水管中的水流脉动压力可使尾水管壁产生裂缝，严重的可使整块钢板剥落。5）振动导致机组出力不足，运行范围缩小，寿命缩短。6）振动也可引起机组基础厂房构件和引水压力钢管等的共振，冇时会酿成严重事故，可能使整个设备和厂房毁坏。7）过大的振动不仅导致机组运行参数的波动，影响机组的负荷分配及供电质量，缩短机组的使用寿命，危及电站安全运行和电力系统的经济运行。2.2机组振动原因造成水轮发电机组振动的原因很多而且复杂，机组振动除了机器本身转动或固定部分引起的振动外，还需考虑发电机的电磁力以及作用于水轮机过流部分的流动压力对系统及其部件振动的影响。因此，一般将引起水轮机组

5、振动的原因分为电磁、机械、水力三个方面。1）电磁引起的振动。主要由发电机电磁不平衡引起，常见的冇转子磁极'线圈层间短路、励磁冋路两点接地、空气间隙不均匀、定子三相不平衡等。切除励磁电流，空载运行如振动消失，证明是电磁方面引起的震动。2）机械引起的振动。主要有转动部分重量不平衡、机组轴不正、主轴联结不同心、轴承缺陷、推力或导轴承调整不当，以及静、转部分偏磨等。3）水力引起的振动。如尾水管中涡带引起振动、机组偏离最佳运行工况区运行、止漏环间隙不均、蜗壳及导叶引水不均的转轮进口水流冲击、卡门涡列、空腔汽蚀、间隙射流等。将机组改调相如振动消失就是水力振动，如不消失即

6、为机械振动。3机组振动防治方法3.1避振运行为满足经济运行要求，应避开各台机组出现振动和空蚀的运行范围。一级电站主要结合灌溉引水发电，水头、流量变幅大，最高水头22m，最低水头12m,灌溉期间为中、低水头，小流量用水较多。在这种情况下，运行主要以减小汽蚀和机组振动为主，降低机组故障率。对一级电站历史运行资料进行了整理，找出了不同水头下机组单机运行的最小流量及当吋运行工况。同吋结合HL123-U-120型水轮机运转特性曲线，为了确保安全，降低汽蚀，减轻机组振动，单机运行最小流量应限制在4.5m3/s以上。水轮机导叶开度达到一定程度后，导叶开度再继续增大，而功率

7、变化量不大，导叶开度的增大反而破坏蜗壳中进水流态，加重汽蚀，使机组振动加剧。结合实际运行及水轮机运转特性曲线，导叶开度达到88%吋，不再增加开度，以减轻汽蚀和振动。二级电站主要以水库弃水发电，水头变幅不大。运行记录表明当导叶幵度低于40%吋，振动明显，噪音增人。同时导叶开度超过85%吋，再继续增大，功率变化量不大，而机组振动加剧。结合实际运行及HL220-Wj-84水轮机运转特性曲线，导叶开度限制在40%〜85%之间运行，以减轻汽蚀和振动。3.2尾水管适时适量补气水轮机在非设计工况下运行吋，由于转轮出U处的旋转水流及脱流旋涡和汽蚀等影响，在尾水管内常引起水压

8、脉动。尤其是在尾水管内出现大涡带后,涡带以近于固定的