刘书勤

[摘 要]水电站的水轮机振动问题，与发电能否顺利进行有着较强的关联性，因此，需要時常进行维修，以避免异常振动，保证水轮机的正常运行。文章正是基此种目的和思路展开讨论。

[关键词]水力发电厂； 水轮机； 振动故障； 分析处理

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0380-01

从水轮机异常振动的危害谈起，探讨了异常的主要原因，并且找出了应用性较强的解决措施，笔者力求与实践接轨，解决路径尽量选取具有现实操作性和效益的方式，希望对于水电站有一定作用。

一、水轮机组振动异常的危害

之所以需要对水轮机振动异常做出特殊处理，是水轮机自身的特点决定：水轮机振动需要考虑的因素较普通动力机械更多。因为机组运行时会产生强烈振动，水流的压力、电磁力以及其本身的部件等也会导致振动产生。而这些因素作用下产生的振动，会给水轮机的使用带来一定问题，尤其是剧烈振动等异常情况，更会严重影响其使用，具体来说，会导致部件寿命缩减，导致零部件断裂，如果水轮机组产生共振，则对厂房会形成全面的影响，破坏各种设备，比如造成旋转部分的磨损，或者尾水管压力过大，甚至出现破裂。总的来说，便是水轮机振动有多种原因和表现部位，各种振动对于设备的局部或者整体会有较为严重的影响，具体表现为过度磨损或者断裂，显而易见，这种振动持续时间越长、振动强度越大，那么其危害越大，因此对于这一问题的研究刻不容缓，必须要快速解决，而要解决振动异常，就需要进一步探索原因。

二、振动异常的原因

2.1 机组振动测试

在测试机组振动时，需要数据进行支撑，要找出具体的振动异常原因，就需要对比变量的实验研究，不能凭借武断进行结论的得出，因此，笔者在进行大量研究之后，得出了实验数据，能够较为准确的确定影响因素以及具体的影响力大小。笔者主要针对主轮、转子等的材质，妥装、发励、转轮等之间的连接等因素进行了研究，找出了水轮机组振动异常的主要原因。笔者观测机组振动数据，并得出振动特征，在特征中寻求因素的改变以及变化之间的联系，将振动量化成为热变量，以数据的具体变化进行较为直观的呈现，并通过控制不同变量，达到研究影响原因的探究。在接下来的阐述中，笔者就具体的变化趋势进行描述，不单列具体的变化数据。

2.2 涡流带

在尾部流通管中，会产生一种螺旋流体，这一形式的出现往往是在输送机局部负载之时，也就是在器件开度达到50%左右的时候，笔者称这种现象为涡流带。出现涡流带之时，流通管中的流体由于同向漩涡流，会有大幅低压脉冲现象，这个时候，脉冲压力几乎达到最大。这种大幅脉动就会造成水轮机的不正常运作，具体表现即，脉冲与部件可能产生共振，此时会导致器件的振动，从而使得发电量减少，如果脉动率钢管振动相同或者相似时，也会刚性管道有较大的流体振动，如果涡流带与基地自振频率相同之时，也会引起基地工程产生较为强烈的振动。从以上现象可以得出，出现涡流带之时，是水轮机振动异常的高发区，一旦涡流带振幅与其他振动产生共振，则会引起强烈的振动。

2.3 轮片与妥装

在流体流经轮片时，如果轮片轮流出现正反面，流体漩涡则会不间断撞击流体，撞击的频率如果与轮片振动达到一致，则会产生共振。一般来说，这种情况的出现只会在某一时间内，但是并不影响这种共振对水轮机产生危害，例如，造成轮片或者轮机底部的裂痕，在发生这种事故时，会产生一定声响，即轮片被撞击的声音。就妥装而言，其安装的位置一般较低，这在一定程度上就容易导致流体输出口具有极大的可能性会出现不稳定流体，这种不稳定的表现形式多样，可能是速度的变化，也可能是形式的变化，一旦不稳定出现，且在拐弯前未能恢复，则流体与管之间距离会有极大的变化，这种周期性的作用，会导致单元部件产生较为强烈的振动。因此妥装的位置安装极有可能导致整个单元部件的振动，从而形成整个水轮机的异常振动，影响其使用。

三、故障处理

3.1 返厂维修

在水轮机出现振动故障较为频繁的情况下，笔者建议对水轮机进行大规模的拆分检查，将机组进行全面拆除，并且将轮转、顶盖、底环以及主轴等进行尽可能拆分，全部送回生产厂家进行维修，这样的方式能够避免异常振动是由于各部件本身问题导致，或者由于在使用过程中造成的损坏，例如零件脱落、断裂等情况引发的振动，这种全面检修能够较为全面的排除大量振动原因，是比较彻底的解决办法，如果检修一切正常，则需要从使用过程找原因，可以排除机组自身的故障，减少工作量。同时，这种检修还可以从部件消耗情况看出磨损，也可以在一定程度上找到振动的原因，至少可以确定主要原因，给出排查方向。这实际上能够大大提升效率，也能够有效避免机组本身导致的振动产生恶性循环，最终使得机组陷入瘫痪。

3.2 减少碰撞

检修固然能够发现一些重大的设备本身的问题，然而一些设备本身并没有故障，只是设计或者使用过程中，导致部件之间距离过小，从而产生较大的摩擦碰撞，产生振动和磨损。上文已经提到，这种碰撞可以通过磨损程度看出来，或者通过别的方式获知，在知晓这种情况之后，可以采用以下方式进行解决：加大间隙，例如顶盖与底环之间，还可以修改主轴材料，使其更加细或者拉伸螺检，还可以打磨座环与下环，利用打磨机实现机组之间的协调运作，尽量减少摩擦和振动的机会，避引发大幅振动。同时，还可以通过对部件的水平度等角度的调整尽量减少部件之间的摩擦振动，适当利用绝缘板、隔板等，作为缓冲保持稳定的振动，防止异常振动的出现，将振动控制在一定范围之内，形成较为稳定的状态。

3.3 增加排水管数

排水管由两个增加到四个，对于阀门控制能力的增强有着重要的作用，排水管的增加使得水流能够及时排出去，同时，也能够避免排水管中流体过多导致的对于管壁的撞击，在一定程度上有利于减少振动的产生，如果实验过程中有漩涡的出现，也不会对各部件产生重大影响，从而避免了共振情况。在进行部件的拆卸检修或者调整之后，要进行重新组装，由于许多异常的呈现都是因为安装时的误差导致，因此在这里特别强调，进行组装之时，尤其是在对底环和顶环进行安装时，一定要避免误差，尽量做到精确，在安装完成后，进行较长时间的使用检验，不争水轮机能够在较长时间内较长使用，否则，需要重新拆卸并且安装。

总结

从笔者的解决措施来看，对于检修人员的要求较高，需要有精准的判断能力和精细的操作能力以及专业的素养，如果检修人员不能尽责，则问题出现后很难发现和解决，笔者希望，通过文章的研究，能够切实对这一问题的解决产生作用，同时，也期望更多人对此问题进行研究，推动问题的解决。

参考文献

[1] 肖华.水轮发电机组的随机振动分析[[J].长江科学院院报，2016（09）：10-11.

[2] 桂中华，潘罗平，陆力.水电机组状态监测与故障诊断研究新进展[J].中国水刊水电科学研究院学报，2016（03）：16-17.

[3] 胡东海.水轮发电机组振动在线监测和故障诊断研究[J].浙江大学学报，2016（03）：12-15.