水輪發(fā)電機(jī)組振動是水電站存在的一個普遍問題，有設(shè)計(jì),、制造,、安裝、檢修,、運(yùn)行等方面的原因,。運(yùn)行中的機(jī)組不同程度都存在著振動，電站規(guī)定振動值在某一允許范圍內(nèi),，當(dāng)振動超過規(guī)定的允許值時,，便會影響機(jī)組的安全運(yùn)行和機(jī)組的壽命，需及時找出原因并采取措施消除,。同時,，水輪發(fā)電機(jī)組的振動是一個復(fù)雜的問題，但從振動的原因來看,，一般有機(jī)械,、水力及電磁等方面的原因。江蘇振迪檢測結(jié)合實(shí)踐談?wù)勊啺l(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的振動問題,。

機(jī)械振動由于機(jī)組機(jī)械部分的慣性力,、摩擦力及其他力的干擾造成的振動叫做機(jī)械振動。引起機(jī)械振動的因素有：轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,、機(jī)組軸線不正,、導(dǎo)軸承缺陷等。

轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,。由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,，轉(zhuǎn)子重心與軸心產(chǎn)生一個偏心距,。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，由于失衡質(zhì)量離心慣性力的作用,，主軸將產(chǎn)生彎曲變形,。軸變形越大，振動也越嚴(yán)重,。在制造時,，要進(jìn)行轉(zhuǎn)子的靜平衡、動平衡試驗(yàn),，使不平衡重量盡可能小,，從根本上消除這種振動的原因。

一,、軸線不正,。

 機(jī)組軸線不正會引起兩種形式的振動：弓狀回旋。由于轉(zhuǎn)子,、轉(zhuǎn)輪幾何中心偏離旋轉(zhuǎn)中心,，運(yùn)行中會產(chǎn)生橫向及縱向振動，直接形成回旋對推力軸承,、導(dǎo)軸承均構(gòu)成威脅,，還能增大離心慣性力，兩者都使振幅增大,。從運(yùn)行角度分析,，一般出現(xiàn)在投運(yùn)年限較長，各導(dǎo)軸承間隙大,，沒能及時修復(fù),，或者檢修質(zhì)量不良等情況下,。另外一種是擺振,。在動水壓力下，推力軸承處發(fā)生擺振,。為此,，在安裝和檢修時必須找正軸線,，調(diào)整各導(dǎo)軸承的間隙在允許范圍內(nèi)。對新投產(chǎn)的機(jī)組,，一般不會由于軸線不正而引起劇烈振動,，但對于運(yùn)行一段時間后的機(jī)組，由于某種原因使軸線改變,，如推力頭與軸配合不嚴(yán)密、卡環(huán)不均勻壓縮,、推力頭與鏡板間的墊變形或破壞等,，都會引起機(jī)組振動,。

 二、導(dǎo)軸承缺陷,。

 當(dāng)導(dǎo)軸承松動,、剛性不足、運(yùn)行不穩(wěn)而潤滑不良時,，會發(fā)生摩擦,，引起反向弓狀回旋，即橫向振動力,。導(dǎo)軸承間隙過小,，會把轉(zhuǎn)軸的振動傳給支座和基礎(chǔ)，導(dǎo)軸承間隙過大,，轉(zhuǎn)軸振動大,。適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軸承間隙，才有可能同時保證轉(zhuǎn)軸與支座的振動均在允許范圍內(nèi),。

水力振動由水輪機(jī)水力部分的動水壓力的干擾造成的振動叫水力振動,。引起水力振動的因素有：水力不平衡、尾水管中的水力不穩(wěn)定,、渦列等,。

 三、水力不平衡,。

 當(dāng)流入轉(zhuǎn)輪的水流失去軸對稱時,，出現(xiàn)不平衡的橫向力，于是造成轉(zhuǎn)輪振動,。水流失去軸對稱的主要原因是過流通道不對稱,，如：蝸殼形狀不正確；導(dǎo)葉開度不均,，引起轉(zhuǎn)輪壓力分布不均,；在流道中塞有外物；轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)偏心等,。

 四,、尾水管中水力不穩(wěn)定。

 尾水管中水力不穩(wěn)定現(xiàn)象,，主要指尾水管中的水壓周期性的變化,，壓力脈動作用于機(jī)組和基礎(chǔ)上，就引起振動,、噪音和出力波動,，同時它對尾水管有相當(dāng)大的破壞作用。這種情況一般發(fā)生在非設(shè)計(jì)工況下,，水流在尾水管進(jìn)口有一個圓周分量,，形成旋流,。當(dāng)此分量達(dá)一定值時，便在尾水管中出現(xiàn)渦帶,，使尾水管的水流發(fā)生周期性的變化,，引起水壓脈動和管壁振動。當(dāng)水輪機(jī)的自振頻率與壓力脈動頻率相同時,，便發(fā)生共振,，威脅水輪機(jī)組的運(yùn)行。

 五,、渦列,。

 當(dāng)水流繞流葉片，由出口邊流出時,，便會在出口邊處產(chǎn)生渦列,，從葉片的正面和背面交替出現(xiàn)，形成對葉片交替的沖擊,。當(dāng)葉片自振頻率與沖擊頻率相同,，便產(chǎn)生共振。由渦列所引起的振動只在一定水頭和開度時才會發(fā)生,，它能使葉片的根部或輪緣產(chǎn)生裂紋,，有時還伴隨著一定的聲響。

在偏離設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行,，機(jī)組一般都存在著一個振動區(qū),。這個振動區(qū)主要是由水力方面引起的，如尾水管中水力不穩(wěn)定,、渦列等,。在沒有解決振動問題之前，為了機(jī)組的安全與穩(wěn)定,，值班人員應(yīng)盡可能地避開這些區(qū)域運(yùn)行,。磁振動由發(fā)電機(jī)電磁部分的電磁力的干擾造成的振動叫做電磁振動。引起電磁振動的因素有：發(fā)電機(jī)二相不對稱運(yùn)行,、發(fā)電機(jī)突然短路等,。

 六、發(fā)電機(jī)三相不對稱運(yùn)行

 發(fā)電機(jī)運(yùn)行時,，會發(fā)生三相不平衡負(fù)載,，引起三相電流不平衡。三相不平衡電流會在三相繞組中產(chǎn)生一個正序旋轉(zhuǎn)磁場和一個負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場,。當(dāng)負(fù)序磁場對著水力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱軸附近時,，因氣隙小，磁阻小,，磁力線就多,，轉(zhuǎn)子和定子間的作用力就大,。當(dāng)負(fù)序磁場對著轉(zhuǎn)子橫軸附近時,，因氣隙大,，磁阻大，磁力線就少,，轉(zhuǎn)子與定子間的作用力就小,。這樣，負(fù)序磁場和轉(zhuǎn)子之間的作用力時大時小,，就使力矩變成兩倍于周波數(shù)的頻率而脈動,，造成轉(zhuǎn)子及定子機(jī)座的振動。

 發(fā)電機(jī)突然短路發(fā)電機(jī)突然短路會使定子繞組的端部受到很大的電磁力的作用,。這些力包括定子繞組端部相互間的作用,、定子繞組端部與轉(zhuǎn)子繞組端部相互間的作用力以及定子繞組端部與鐵芯之間的作用力。另外,，發(fā)電機(jī)突然短路還使轉(zhuǎn)子軸受到很大的電磁力矩作用,，所受力矩分為兩種：一種是短路電流中使定子、轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電阻損耗的有功電流分量所產(chǎn)生的阻力矩,，另一種是突然短路過度過程中才出現(xiàn)的沖擊交變力矩,。這些電磁力及電磁力矩能使發(fā)電機(jī)組受到劇烈的振動，并給發(fā)電機(jī)部件帶來危害,。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地當(dāng)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地時,，部分線匝短路，電阻降低,，有較大的短路電流流過短路點(diǎn),，勵磁電流不正常的增大，發(fā)電機(jī)進(jìn)相多,，引起磁場不平衡,，造成發(fā)電機(jī)組強(qiáng)烈的振動。

 此外,，非同期并列,、系統(tǒng)故障、雷擊也會使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電磁振動,。

發(fā)電機(jī)振動分析

發(fā)電機(jī)振動分析