杨家坝水电站机组振动原因及处理

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发布时间：2021-08-19

资料介绍

设计缺陷在运行中松动，轴瓦间隙设计或调整不

当，轴承支架刚度不足，都会造成机组的振动、摆

度增大。此时的振动主频为转频，且振动在空载、

低转速下就会发生，对转速较为敏感，转速越高，

振动越大。

5)轴密封调整不当。机组各处的轴承盖、轴

承托架及水轮机的径向盘根密封如果调整不当，四

周紧量不均，或者水轮机径向盘根密封润滑不良，

则会造成转轴横断面四周受热不均，热膨胀导致转

轴弯曲，发生严重振动。

3．2 水力原因

由于水轮机水力部分的动水压力的干扰造成的

振动称为水力振动。引起水力振动的因素有水力不

平衡、尾水管中的水力不稳定、叶道涡等。

1)水力不平衡。当流入转轮的水流失去轴对

称时，出现不平衡的横向力，于是造成转轮振动。

水流失去轴对称的主要原因是过流通道不对称，如

蜗壳形状不正确，导叶开度不均引起转轮压力分布

不均，在流道中塞有异物，转轮止漏环偏心等。

2)尾水管中的水力不稳定。主要指尾水管中

的水压周期性的变化，压力脉动作用于机组和基础

上，就引起振动、噪音和出力波动，同时它对尾水

管有相当大的破坏作用。这种情况一般发生在非设

计工况下，水流在尾水管进口有一个圆周分量，形

成旋流，当此分量达到一定值时，便在尾水管中出

现涡带，使尾水管的水流发生周期性的变化，引起

水压脉动和管壁振动；当水轮机的自振频率与压力

脉动频率相同时，便发生共振，威胁水轮机组的运行。

3)叶道涡。混流式水轮机偏离最优工况时，

叶片进口的冲角增大。来流在设计水头以上为正冲

角，脱流发生在上冠叶片进口的背面；来流在设计

水头以下为负冲角，脱流发生在上冠叶片进口的正

面。而叶道涡就起源于偏离最优工况后上冠进口处

的脱流，它可以分为高水头叶道涡和低水头叶道

涡；但从转轮出口观察，两种叶道涡都是从转轮叶

片间流出的，可引发机组的振动和转轮叶片的裂纹

及噪音。

3．3 电气原因

造成机组运行不稳定的电气原因多种多样，主

要有气隙不均匀造成的极频振动、分数槽绕组产生

的次谐波振动、不对称三相负荷运行引起的定子机

座和转子振动等。

1)气隙不均匀造成的极频振动。发电机定子

或转子不圆，或者定、转子不同心，都可能造成发

电机气隙不均匀，可分为静态气隙不均匀和动态气

隙不均匀。当发电机转子磁极固定良好，在运行中

没有窜动时，最小气隙在空间的位置是固定的，此

时的气隙不均匀即为静态气隙不均匀；它会导致发

电机气隙磁场不均匀，在发电机定子上产生相对静

止的单边磁拉力或周期性交变磁拉力，在发电机转

子上产生周期性交变磁拉力，从而引起发电机振

动。而动态气隙不均匀是指发电机转子磁极在运行

中松动，或其他原因造成气隙在运行中的不均匀，

此时，最小气隙的位置是旋转的。

2)分数槽绕组产生的次谐波振动。分数槽绕

组产生的磁势中除主波外，还包括一系列极对数不

能被主波极对数整除的分数次谐波。这种次谐波与

主极磁场相互作用，会产生一系列波数小于主极极

数的行波，从而使发电机产生多种频率的振动。当

振动频率与发电机定子机座固有频率接近时，就可

能导致发电机铁芯产生强烈振动，即发生所谓的次

谐波振动。

3)不对称三相负荷运行。发电机在运行中不

可避免地会存在三相负荷不对称的情况。此外，当

发电机定子单向接地、两相间短路时也都会造成发

电机定子三相负荷不对称现象。此时，发电机三相

绕组中的不平衡电流会在三相绕组中产生负序电

流，引起负序旋转磁场。当负序磁场正对发电机纵

轴时，由于气隙较小，因此定、转子间的作用力较

大；反之，当负序磁场正对发电机横轴时，由于气

隙较大，定、转子间的作用力较小。这样，负序磁

场使定、转子间的作用力时大时小，从而造成定子

机座和转子的振动。

4 解决方案

由于机组是在做空载试验和过速试验时就发生

了振动现象，还没有带负荷并网发电，而且在空载

这种小开度情况，由于流量小，水流的扰动能量较

低，此时水力往往较为稳定；因此，在排查故障原

因时首先要从机械方面的角度来查找引起振动的原

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