波波娜水电站水轮发电机组振动原因分析及机组动平衡试验.docx

Vol.47,No.i0Oct.,2011第47卷第10期

Vol.47,No.i0Oct.,2011

第47卷第10期2011年10月

GansuWaterConservancyandHydropowerTechnology

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·设计与研究

波波娜水电站水轮发电机组

振动原因分析及机组动平衡试验

兰国龙

(中国水利水电第四工程局有限公司机电安装分局，甘肃兰州730060)

摘要：文章对水轮发电机组产生振动的原因及各种原因导致的振动特征进行了描述，通过振动试验对波波娜水轮发电机组动振动超标原因进行了判别，根据判断结果实施了机组动平衡试验，解决了转动部分质量不平衡引起的机组振动、摆度超标问题。

关键词：水轮发电机组；振动试验；动平衡试验；机组振动；摆度超标

中图分类号：TV737文献标识码：B文章编号：2095-0144(2011)10-0019-03

1概述

波波娜水电站位于新疆和田地区喀拉喀什河

上，电站单机容量50MW,总装机容量150MW;为和田地区最大水电站，水轮发电机组由福建南电公司制造，水轮机为立轴混流式，发电机为立轴悬式同步发电机。水轮发电机转动部分总重约140t,额定转速为428.6r/min。3台水轮发电机组自启动以来振动值均超标，通过分析，确认机组振动原因主要由转子质量不平衡引起，经过现场协商决定由我项目部对其进行动平衡试验。

2机组振动原因分析

水轮发电机组振动产生的原因很多，大致可以

归纳为机械、水力和电气三个方面，但三方面引起的振动从振动幅值来讲各有特点，需通过振动试验验证。

2.1机械方面引起机组振动的原因及特点

①因机组转动部分质量不平衡引起的机组振

动，其主要特征为机组振幅随机组转速变化较敏感，其振幅一般与转速的二次方成正比，且水平振动较大；②机组转动部件与固定部件相碰(或摩擦)所引起的机组振动，其特征为一般振动较强烈，并常常伴有撞击声响；③因轴承间隙过大、主轴过细、轴的刚度不够所引起的振动，其特征为机组振幅随机组负荷变化较明显；④因机组轴线曲折、紧固零部件松动、机组对中心不准、推力轴承调整不良所引起的机组振动，其特征为机组在低转速运行时，机组便有明显振动。

2.2水力方面引起机组振动的原因及特点

①水轮机进水流道蜗壳、导叶中的不均匀流场均会产生旋涡，形成涡带进入转轮引起机组振动，其主要特征为振动随机组运行工况变化而变化，且时而明显，时而消失。②由转轮叶片尾部的卡门涡列所诱发的机组振动，因卡门涡列的形成与流体速度和绕流体尾部的断面形状和尺寸有关，所以该振动特征为振幅随过机流量增加而明显增大，③因水轮机偏离设计工况较远，尤其在低水头、低负荷运动时转轮出口产生旋转水流，形成偏心涡带，使在尾水管中产生压力脉动并诱发机组振动。其振动特点为：振动强弱与水轮机的运行工况关系较密切，某些区域振动强烈，某些区域振动又明显减小，甚至恢复正常。④高水头混流式水轮机因止漏环结构型式和间隙组合不当及运行间隙不均匀引起水压力脉动诱发的机组振动，该振动特征为：振动摆度及压力脉动幅值，均随机组负荷和过机流量的增加而明显增大。

2.3电气方面引起机组振动的原因及特点

①发电机转动部分因受不平衡力(这些不平衡力主要来自于周期性的不平衡磁拉力分量，定、转子不均匀空气隙所引起的作用力，转子线圈短路时引起的力和发电机在不对称工况下运行时产生的力)的作用下产生的机组振动，其振动特征为振动随励磁电流增大而增大，且上机架处振动较为明显；②发电机定子绕组每极分数槽绕组形成的磁场特殊谐波成分引起的磁拉力，而定子在波数较少的磁拉力作用下就要产生振动，其振动特征为振动随定子电流

收稿日期：2011-08-26

作者简介：兰国龙(1975-),男，甘肃兰州人，工程师，主要从事水电站机电设备安装。

2011年第10期甘肃水利水电技术第47卷

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增大而增大，振级与电流几乎呈线性关系，且上机架处振动为明显；③因定子铁芯组合缝松动或定子铁芯松动所引起的机组振动，其特征为振动随机组转速变化较明显，且当机组载上一定负荷后，其振幅又随时间增长而减小；④定子绕组固定不良，在较高电气负荷和电磁负荷作用下使绕组及机组产生振动。其振动特点为振动随转速、负荷运行工况变化而变化，上机架处振动亦较为明显，但不会出现载上某一负荷后其振动随时间增长而减小的情况。

2.4振动试验

波波娜水电站3台机组自启动以来均存在振动超标现象，为了找出产生振动的原因，分别