文档介绍：水轮发电机振动原因分析
1水轮发电机振动概迷
当3M
x水轮发电机组的振动是以水轮机为原动力,水的能量是激
发或维持机组振动的最根本能源。它既可直接激发并维持
机组的振动,也可间接激发或维持机组振动。从振动的发
生的情况看,有的是水轮机本身的水力特性所决定的,有
的是由一些偶然因素作用产生的。发电机是将水轮机的机
械能转换为电能的装置,在转换过程中,由于某些方面如
设计、加工、安装或参数配合不当也会引起发电机的磁振
动。从结构上讲,水轮发电机组可以分成两大部分:转动
部件存在机械缺
陷时都可能引起机组的振动,而这些缺陷可能是由设计、
加工、安装等任何一个环节所引起。因此
般来说水轮
发电机组有四大振动部件:上机架、下机架、顶盖、转动
部分;异常情况下还有其它振动部件,如定子铁心等。
2水轮发电机振动的类别
21水力因素
x振动的水力因素系指振动中的干扰力来自水轮
机水力部分的动水压力。其特征是带有随机性
且当机组处在非设计工况或过渡工况运行时,
因水流状况恶化,机组各部件的振动亦明显增
大。产生振动的水力因素主要有:水力不平衡
尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、
间隙射流等
211水力不平衡
κ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。
κ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。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。
κ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
是流道中因漩涡带引起脱流、负压而造成
的压力交变产生的振动。由空腔汽蚀引起
机组的顶盖和推力轴承出现剧烈的垂直振
动,它比横向振动的危害更大
x恒定流束绕过物体时,在出口边的两侧出现
漩涡,形成旋转方向相反、有规则交错排列
的线涡,进而互相千扰、互相吸引,形成非线
型的涡列、俗称卡门涡列如,当卡门涡列
的冲击频率接近于转动体叶片的固有频率
时,将产生共振,并拌有较强的且频率比较单
的噪声和金属共鸣声
κ在轴流式水轮机中,叶片和转轮室间隙处由
于正背面压差的存在,会形成一股射流,其速
度很高。由于转轮的旋转,对转轮室某一部
位来说,交替的出现瞬时压力升高和降低,形
成周期性的压力脉动。这种压力脉动会引
起转轮室振动,22机械因素振动的机械因
素系指振动中的千扰力来自机械部分的惯
性力、摩擦力及其它力。其特征是振动频
率等于机组的转动频率或整倍数的机组转
动频率。引起振动的机械因素主要有转子
质量不平衡;机组轴线不正;导轴承缺陷等。
x221机组轴线不正
x由于轴承中心线偏斜或偏移、转子的弯曲、
转子与轴承的内隙以及承载后转子与轴承
的变形等原因都将引起轴线不对中。其影
响是:产生不平衡离心力;增大转子弓状
回旋半径;引起迷宫中较强的压力脉动,
有时还会引起机组的自激振动。有的电厂
运行检修经验表明,有些不对中的情况还
会产生两倍频的附加径向力和摆度,还会
有一个转频的附加轴向力作用在推力轴承
上
x222轴瓦间隙大
κ其它条件不变时,轴瓦间隙的大小直接决
定转子弓状回旋半径,(基本规律是:间
隙有多大,摆度幅值就有多大);降低转
动部件的临界转速