文档介绍：浅析水轮发电机组动不平衡的原因及危害
水轮发电机组动不平衡是静不平衡和力矩不平衡的随机组合,轴的质量中心线与旋转中心线不平行也不相交。它引起水轮发电机组的振动。
水轮发电机组的振动是一种不可避免的、非常有害的现象,它不但产生噪音,使机组各连接部件松动,使各转动部件与静止部件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏,还加速结构部件的疲劳破坏,降低机组的服役期限,严重影响机组的正常安全与稳定运行。因此,我们必须将振动限制在规范允许的范围内。产生振动的原因是由于水轮发电机组转动部件的不平衡力造成的,这种不平衡力来源于三个方面:机械不平衡、电磁不平衡和水力不平衡。
1、机械不平衡力
引起机械不平衡力的原因很多,主要有水轮机质量失衡、发电机质量失衡、机组镜板水平调整差、大轴轴线不正、三导轴承不同心等。实践证明,水轮发电机组的振动大多数是由于发电机转子的质量不平衡造成,尤其是大、中型水轮发电机组,其直径和重量一般都很大,均在现场叠装而成。虽然在安装过程中为使转子均质分布而采取了对磁轭铁片称重分类进行叠装和转子磁极称重后均衡配置的措施,但仍然无法做到绝对均衡,因此,在机组运行中极易发生因转子质量分布不均而产生的较大不平衡力。这种不平衡力的主要特征是:1)机组在空转(空载、无励磁)工况下
,机组的大轴摆度就很大,机架等部位的振动大;2)振动幅值随转速增加而增大,且与转速平方成直线关系;3)振动频率为转频。
2、电磁不平衡力
机组振动的电磁不平衡力干扰力来自发电机电气部分的电磁力。其特征是振动随励磁电流的增大而增大。引起电磁振动的主要因素有转子绕组短路、空气间隙不均匀等。
、转子绕组短路
当一个磁极因短路而引起磁动势减小时,和它相对应的那个磁极的磁动势并没有变,因而出现一个跟转子一起旋转的辐向不平衡磁拉力,引起转子振动。这种振动的大小取决于失去作用的线圈匝数。其振动的振幅与励磁电流有关,用公式表示为Y=f(A),励磁电流A增加,振幅Y增大。当去掉励磁,振动立即消失。所以很容易把这种振动和其它原因产生的振动区分开来。
、空气间隙不均匀
当发电机转子不圆或有摆度时,空气间隙就会不均匀,从而产生单边的不平衡磁拉力,随着转子的旋转而引起空气间隙周期性变化,单边不平衡磁拉力沿着圆周作周期性移动,引起机组振动。
3、水力不平衡力
具有位能和动能的水流通过蜗壳的作用形成环流,再通过分布均匀的固定和活动导叶均匀作用于转轮激发转轮旋转。由于加工和安装误差,使导水叶叶片、流道的形状与尺寸差别较大时,作用于转轮的水流失去轴对称时就产生一个不平衡横向力,引起转轮振动,在空载或低负荷运行时振动强烈。主要有下列几个方面:
、尾水管低频水压脉动
水轮机在非设计工况下运行时,由于转轮出口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脉动。尤其是在尾水管内出现大涡带后如图1,涡带以近于固定的频率在管内转动,引起水流低频压力脉动。当管内水流一经发生,压力脉动就会激起尾水管壁、转轮、导水机构、蜗壳、压力管道的振动。
、空腔汽蚀
水流通过水轮机时,其流向、流速随流道改变,在流速增高或脱流部位压力降低到汽化压力时水流中产生汽泡,汽泡进入高压区溃灭时便会出现汽蚀。汽蚀发生时,在汽蚀部位会发生特殊的噪声和撞击声。空腔汽蚀是流道中因