水電站水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題分析及處理措施

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1、水電站水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題分析及處理措施羅定市船山水電有限公司廣東羅定527200摘要：木文通過分析水電站水輪機(jī)組振動(dòng)危害及其產(chǎn)生原因，提出了相關(guān)防治方法，采取限制流量降低汽蝕、尾管補(bǔ)氣、加強(qiáng)軸承檢測及修復(fù)過流部件的措施來進(jìn)行綜合處理，解決了振動(dòng)過大、轉(zhuǎn)動(dòng)部件易磨損、發(fā)電效率不高等問題，使機(jī)組穩(wěn)定性得到了很大的提高，保證了機(jī)組安全發(fā)電的運(yùn)行。關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；發(fā)電；避振措施；維護(hù)修復(fù)振動(dòng)對于水輪發(fā)電機(jī)組是極其嚴(yán)重的危害，它不但降低機(jī)組的工作效率，影響機(jī)組安全運(yùn)作，還會加快損壞機(jī)組部件，導(dǎo)致事故的發(fā)生。由于水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中產(chǎn)牛.振動(dòng)現(xiàn)象是不可避免的，所以如何

2、解決處理發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障是水電站必須面對的問題，下面通過對機(jī)組振動(dòng)現(xiàn)象及其危害性的分析，討論如何處理及預(yù)防水輪機(jī)振動(dòng)。1工程概況某電站工程由大壩、壓力引水隧洞、調(diào)壓井、高壓埋管、發(fā)電廠房、升壓站及附屬建筑物組成。一級水電站主要配合干渠引水發(fā)電，容量2×1250kW,水輪機(jī)型號為HL123-U-120,額定水頭17.5m,單機(jī)額定流量7.5m3/so二級電站為引水式，容量l×2000kW,水輪機(jī)型號為HL220-WJ-84,額定水頭46.6m,額定流量5.39m3/s。該機(jī)組在調(diào)試期間出現(xiàn)了不同程度的振動(dòng)問題。通過詳細(xì)析機(jī)組振動(dòng)故障的原

3、因，并制定了調(diào)整處理方案，經(jīng)治理后徹底消除了該機(jī)組的振動(dòng)故障。2機(jī)組振動(dòng)分析2.1機(jī)組振動(dòng)的危害性對水輪發(fā)電機(jī)組而言，振動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械不可避免的現(xiàn)象。振動(dòng)除了使機(jī)組效率降低，還會帶來一系列危害，甚至?xí){機(jī)組的正常運(yùn)行和安全，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）機(jī)組振動(dòng)會造成某些部件的冇害彈性變形和塑性變形，使一些零部件材料發(fā)生疲勞、裂紋及斷裂，引起機(jī)組零部件金屬焊縫中疲勞破壞區(qū)的形成和擴(kuò)大，使之發(fā)生裂紋甚至斷裂損壞而報(bào)廢。2）振動(dòng)使機(jī)組各部位緊固連接部件松動(dòng)，導(dǎo)致這些緊固件本身的斷裂，加劇其連接部分的振動(dòng)，促使它們迅速損壞。3）振動(dòng)加重機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的相互磨損。4

4、）尾水管中的水流脈動(dòng)壓力可使尾水管壁產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重的可使整塊鋼板剝落。5）振動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組出力不足，運(yùn)行范圍縮小，壽命縮短。6）振動(dòng)也可引起機(jī)組基礎(chǔ)廠房構(gòu)件和引水壓力鋼管等的共振，冇時(shí)會釀成嚴(yán)重事故，可能使整個(gè)設(shè)備和廠房毀壞。7）過大的振動(dòng)不僅導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)，影響機(jī)組的負(fù)荷分配及供電質(zhì)量，縮短機(jī)組的使用壽命，危及電站安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2.2機(jī)組振動(dòng)原因造成水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的原因很多而且復(fù)雜，機(jī)組振動(dòng)除了機(jī)器本身轉(zhuǎn)動(dòng)或固定部分引起的振動(dòng)外，還需考慮發(fā)電機(jī)的電磁力以及作用于水輪機(jī)過流部分的流動(dòng)壓力對系統(tǒng)及其部件振動(dòng)的影響。因此，一般將引起水輪機(jī)組

5、振動(dòng)的原因分為電磁、機(jī)械、水力三個(gè)方面。1）電磁引起的振動(dòng)。主要由發(fā)電機(jī)電磁不平衡引起，常見的冇轉(zhuǎn)子磁極'線圈層間短路、勵(lì)磁冋路兩點(diǎn)接地、空氣間隙不均勻、定子三相不平衡等。切除勵(lì)磁電流，空載運(yùn)行如振動(dòng)消失，證明是電磁方面引起的震動(dòng)。2）機(jī)械引起的振動(dòng)。主要有轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量不平衡、機(jī)組軸不正、主軸聯(lián)結(jié)不同心、軸承缺陷、推力或?qū)лS承調(diào)整不當(dāng)，以及靜、轉(zhuǎn)部分偏磨等。3）水力引起的振動(dòng)。如尾水管中渦帶引起振動(dòng)、機(jī)組偏離最佳運(yùn)行工況區(qū)運(yùn)行、止漏環(huán)間隙不均、蝸殼及導(dǎo)葉引水不均的轉(zhuǎn)輪進(jìn)口水流沖擊、卡門渦列、空腔汽蝕、間隙射流等。將機(jī)組改調(diào)相如振動(dòng)消失就是水力振動(dòng)，如不消失即

6、為機(jī)械振動(dòng)。3機(jī)組振動(dòng)防治方法3.1避振運(yùn)行為滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，應(yīng)避開各臺機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)和空蝕的運(yùn)行范圍。一級電站主要結(jié)合灌溉引水發(fā)電，水頭、流量變幅大，最高水頭22m，最低水頭12m,灌溉期間為中、低水頭，小流量用水較多。在這種情況下，運(yùn)行主要以減小汽蝕和機(jī)組振動(dòng)為主，降低機(jī)組故障率。對一級電站歷史運(yùn)行資料進(jìn)行了整理，找出了不同水頭下機(jī)組單機(jī)運(yùn)行的最小流量及當(dāng)吋運(yùn)行工況。同吋結(jié)合HL123-U-120型水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，為了確保安全，降低汽蝕，減輕機(jī)組振動(dòng)，單機(jī)運(yùn)行最小流量應(yīng)限制在4.5m3/s以上。水輪機(jī)導(dǎo)葉開度達(dá)到一定程度后，導(dǎo)葉開度再繼續(xù)增大，而功率

7、變化量不大，導(dǎo)葉開度的增大反而破壞蝸殼中進(jìn)水流態(tài)，加重汽蝕，使機(jī)組振動(dòng)加劇。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行及水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，導(dǎo)葉開度達(dá)到88%吋，不再增加開度，以減輕汽蝕和振動(dòng)。二級電站主要以水庫棄水發(fā)電，水頭變幅不大。運(yùn)行記錄表明當(dāng)導(dǎo)葉幵度低于40%吋，振動(dòng)明顯，噪音增人。同時(shí)導(dǎo)葉開度超過85%吋，再繼續(xù)增大，功率變化量不大，而機(jī)組振動(dòng)加劇。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行及HL220-Wj-84水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，導(dǎo)葉開度限制在40%?85%之間運(yùn)行，以減輕汽蝕和振動(dòng)。3.2尾水管適時(shí)適量補(bǔ)氣水輪機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行吋，由于轉(zhuǎn)輪出U處的旋轉(zhuǎn)水流及脫流旋渦和汽蝕等影響，在尾水管內(nèi)常引起水壓

8、脈動(dòng)。尤其是在尾水管內(nèi)出現(xiàn)大渦帶后,渦帶以近于固定的