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彩投彩票网:水轮机发电机的振动原因与处理方法

来源:原创论文网 添加时间:2019-01-29
  摘要:针对水轮机发电机的运行现状, 进行科学合理的分析, 并详细介绍研究水轮机发电机的振动原因及处理措施的重要性, 提出水轮机发电机的振动原因, 如水力振动原因、电磁振动原因与机械振动原因等, 提出针对性较强的处理措施, 保证水轮机发电机的可靠运行。在水电站当中, 水轮机发电机具有非常重要的作用, 通过采取科学的处理措施, 能够有效减少水轮机发电机组的振动与摆动次数, 延长水轮机发电机的使用寿命。
  
  关键词:水轮机发电机; 振动原因; 处理对策;
  
  近些年来, 伴随我国水利发电行业的迅速发展, 保障水轮机与发电机等水电设备的稳定运行至关重要。所谓水轮机, 主要指的是将水流的能量有效转换为机械能, 属于流体机械中的透平机械。现阶段, 水轮机主要安装在水电站当中, 对水电站中的发电机起到一定的驱动作用。例如, 在某大型水电站当中, 上游水库中的水流经过引水管, 将水流引向水轮机, 水轮机在水流的作用下旋转, 有效带动发电机进行发电。
  
  水轮机与发电机在运行的过程当中, 如果出现严重的振动现象, 会影响水电站中其他设备的正常运行, 降低水电站的发电效率。由于水轮机与发电机内部结构比较复杂, 在一定程度上增加了设备的故障处理难度, 相关工作人员在实际工作当中, 要结合水轮机与发电机内部结构特点, 制定完善的故障处理措施, 防止水轮机与发电机出现较大的运行故障, 提升水电站的整体发电效率。鉴于此, 本文主要分析水轮机发电机振动原因与处理措施, 提升资源的利用率。
  
  1、研究水轮机发电机的振动原因及处理措施的重要性
  
  水轮机与发电机在运行的过程当中, 一旦出现较大振动, 会影响水电站的正常运行, 降低能源的利用率。通过分析水轮机与发电机振动原因, 能够帮助相关工作人员更好的掌握水轮机与发电机内部结构特点, 并制定更加合理的处理对策, 进一步提升水轮机与发电机的运行效率, 减少能源的损耗。对于水电站中的相关工作人员来讲, 要选择合理的动态评价指标, 对水轮机与发电机进行全面评价, 针对水轮机与发电机运行过程中经常出现的问题, 采取有效的解决对策, 保证水轮机与发电机的可靠运行。水轮机与发电机在运行过程当中, 如果设备内部的机组振动或者摆度过大, 会降低设备内部机组的安全性能, 机组中的各项金属零件容易出现断裂, 降低水轮机与发电机的整体运行效率。由于水轮机与发电机内部机组连接紧密, 当水轮机与发电机出现较大振动时, 机组中的各个部件会出现松动, 固件的连接性能下降, 影响水轮机与发电机的整体运行效率。除此之外, 由于水轮机与发电机出现较大振动, 会增加设备内部的磨损率, 水轮机与发电机内部的轴承很容易烧毁, 严重影响水轮机与发电机的运行速率。通过分析水轮机与发电机的振动原因, 能够帮助水电站中的相关工作人员更好的掌握水轮机发电机内部机组运行情况, 针对水轮机与发电机内部机组运行特点, 提升水轮机与发电机内部结构的可靠性[1].
  
  2、水轮机发电机的振动原因
  
  2.1 电磁振动。
  
  水轮机与发电机在运行过程当中, 如果发电机电磁部分产生较大的电磁力, 很容易出现电磁振动现象, 降低水轮机与发电机的运行效率。由于水轮机发电机内部的转子安装方向与机组电磁磁极方向不同, 当水轮机发电机运行速度过快时, 发电机中的磁极应力不断增大, 使得水轮机发电机出现大范围的电磁振动。另外, 当水轮机发电机中的定子铁芯没有被完全压紧时, 水轮机发电机也容易出现电磁振动。发电机在正常运行时, 由于其内部的固定转子间有空气间隙, 转子的运行速率不断下降, 水轮机发电机内部机组的抗干扰能力不断下降, 降低水轮机发电机的整体运行效率。水轮机发电机的型式主要分为三种, 分别是卧式结构、立式结构与贯流式结构, 其中, 卧式型的水轮机发电机结构最为复杂, 当其内部出现电磁振动时, 相关工作人员要及时调整, 进一步提升水轮机发电机的抗电磁干扰能力。

水力发电机
  
  2.2 水力振动。
  
  由于水轮发电机内部的抗干扰性能较差, 当水力振动频率较大时, 水轮机发电机的运行速率明显下降。水轮机发电机在正常运行过程当中, 会产生一定的水压力, 如果尾水管出现大面积的脱流状况, 会引发严重的水力振动, 降低水轮机发电机的稳定性。在水力不平衡条件下, 受脱流的影响, 水电站中的水轮机发电机会出现水力振动现象, 严重影响水轮机发电机的运行效率[2].另外, 由于水轮发电机内部的导叶比较灵活, 大幅度的压力会直接降到水轮机尾水管当中, 如果水轮发电机中的压力低于真空气压, 尾水管中的水会形成大量的气泡, 这些气泡处于分离状态, 分离之后, 仍然会结合, 形成压力, 在压力的作用之下, 水轮机发生振动。在水轮发电机内部, 由于气蚀而产生的振动也比较常见, 当水轮发电机内部的导叶进入流入角的3°时, 会形成一个稳定的区域, 该区域会出现水力不平衡现象, 引发严重的振动。
  
  2.3 机械振动。
  
  水轮机发电机出现机械振动的原因比较简单, 受机械摩擦与惯性的影响, 机械内部会产生一定的干扰力, 很容易出现较大的机械振动现象。当水轮机发电机内部的导轴承存在较大缺陷时, 机组的轴线发生偏离, 转子的运行速率不断下降, 出现严重的振动现象。如果水轮机发电机内部的导轴承刚性较差, 轴承会出现松动现象, 使得导轴承的缝隙过大, 水轮机发电机在运行的过程当中, 出现严重的摩擦, 使得发电机组产生较大的机械振动。
  
  当水轮机发电机内部转子质量不平衡时, 机组内部的轴线不正, 导轴运行效率明显下降, 转子中心对轴产生较大的偏心距, 从而产生特别严重的机械振动。如果水轮机发电机组内部的轴线位置出现较大偏差, 会增大水轮机发电机组的离心惯性力, 在动水压的作用之下, 机组的推力轴承出现较大摆振, 降低水轮机发电机内部结构的可靠性。
  
  此外, 当水轮机发电机组内部位置不正确, 使得水轮机发电机很容易出现机械振动。当水轮机发电机组中的转轮偏离旋转中心时, 在离心力的作用之下, 水轮机发电机内部的轴承会出现较大幅度的摆动, 容易出现严重的机械振动现象。如果水轮机发电机内部的转子质量不平衡, 机组也会产生较大的机械振动, 当转子的中心与轴承中心没有处于同一水平线时, 会形成较大的偏心距, 使得水轮机发电机出现剧烈的机械振动[3].
  
  3、水轮发电机振动处理措施
  
  3.1 电磁振动处理措施。
  
  通常情况下, 当水轮机发电机组内部的电机气隙不均匀时, 水轮机发电机会出现较小的振动, 随着时间的推移, 水轮机发电机组振动越来越强烈, 影响水电站的发电效率。为了保证水轮机发电机电磁振动得到更好的处理, 水电站中的相关工作人员要找到产生电磁振动的原因, 制定妥善的处理对策, 在提升水轮机发电机组抗干扰性能的同时, 减小外界环境因素对水轮发电组的影响。另外, 水电站中的相关工作人员也可以采用图像法进行相应的检测, 对水轮机发电机组进行开机试验, 一旦发现水轮机发电机组出现较大的电磁振动, 要及时处理, 并结合试验结果, 绘制水轮机发电机运转综合特性曲线, 采用先进的数字化技术, 将绘制完毕的曲线准确输入调速设备当中, 保证测试结果更加准确。由于水轮机发电机组内部结构比较复杂, 在一定程度上增加了电磁振动处理难度, 因此, 在绘制综合特性曲线的过程当中, 相关工作人员要结合水轮机发电机的运行情况, 对机组电磁振动图像进行有效分析, 结合设备电磁振动情况, 准确计算水轮机发电机发生电磁振动的概率, 并对原有的电磁振动处理方案进行改进, 防止出现水轮机发电机出现电磁振动现象[4].水轮机发电机在运行的过程当中, 其额定功率不宜超过水轮机的最大轴出力, 水轮机发电机的额定电压主要由制造厂决定, 现阶段, 我国水轮机发电机的额定电压在6.3KV-18.0KV之间, 水轮机发电机的额定电压越大, 说明其额定功率越高。水电站中的相关工作人员要选择合理的额定功率因数, 科学控制水轮机发电机的运行效率。
  
  3.2 水力振动处理措施。
  
  为了保证水轮机发电机水力振动得到更好的处理, 水电站中的相关工作人员在油路关闭的条件之下, 分段安装关闭阀门, 防止水轮机发电机组内部的导叶瞬间关闭, 保证机组内部的导叶运行速度符合相关规定, 减少脱流现象的发生。由于水轮机发电机内部结构具有一定的复杂性, 水力振动处理难度较大, 但是, 通过在机组内部安装关闭阀门, 能够有效减少水轮机发电机水力振动现象的发生。在安装关闭阀门的过程当中, 水电站中的工作人员要将机组内部的杂物清理干净, 并结合设备生产厂家提供的各项资料, 确定水轮机发电机的振动区域, 采取针对性较强的处理方案, 防止水轮机发电机出现大范围的水力振动现象。如果水轮机发电机内部的协联曲线不合理, 设备很容易出现大范围的水力振动, 因此, 想要有效减少水轮机发电机发生水力振动的次数, 水电站中的工作人员可以采用手动方式, 改变水轮机发电机组原有的运行方式, 降低水轮机发电机发生水力振动的概率[5].
  
  水轮机发电机出现水力振动, 会严重影响水轮机的正常运行, 因此, 水电站中的工作人员要结合水轮机发电机水力部分的动水压力, 妥善控制尾水管内部的水力压力。研究表明, 当水轮机发电机尾水管出口处的水压较低时, 水轮机发电机很容易出现大幅度的水力振动。因此, 相关工作人员要结合水轮机运行特点, 合理控制水轮机的振动频率, 减少水轮机发电机出现水力振动的次数。
  
  通过妥善安装关闭阀门, 能够帮助水电站中的工作人员更好的了解水轮机发电机内部结构, 防止水轮机发电机组出现大范围的水力振动。对于水电站中的工作人员来讲, 要结合水轮机发电机组结构特点, 合理控制各项设备的运行速率, 在保证水轮机发电机可靠运行的基础之上, 防止水轮机发电机组出现水力振动现象, 提升水电站的整体运行效率。
  
  3.3 机械振动处理措施。
  
  如果水轮机发电机出现严重的机械振动, 会影响水轮机发电机的正常运行, 降低水电站的发电效率, 因此, 水电站中的相关工作人员需要定期对水轮机发电机进行检查维修, 并科学测量水轮机发电机内部的孔隙, 保证水轮机发电机内部的轴承能够可靠运行, 减小离心力对轴承的影响。水轮机发电机机械振动处理措施如下:第一, 妥善控制转子的运行效率, 当水轮机发电机组内部转子的运行效率过高时, 会严重影响水轮机发电机的可靠运行。第二, 保证水轮机发电机内部运行轴线与转子中心的偏差符合相关规定。伴随我国水电站建设规模的不断扩大, 水轮机发电机振动现象越来越明显, 为了更好的提升水轮机发电机的安全性, 水电站中的相关工作人员要结合水轮机发电机内部结构特点, 对原有的机械振动处理措施进行完善, 在保证水轮机发电机可靠运行的前提之下, 提升水轮机发电机组内部结构的稳定性, 降低水轮机发电机发生机械振动现象的概率[6].
  
  除此之外, 水电站中的工作人员还要结合水轮机发电机内部定子的振动情况, 通过定子转动的声音, 准确判断水轮机发电机定子铁芯运行情况, 一旦发现机组内部转子的振动频率过高, 要及时处理, 并妥善安装控制阀, 减少水轮机发电机出现运行故障的次数。水电站中的相关工作人员也可以采用轴线轨迹分析法, 在水轮机发电机稳定运行的条件之下, 结合机组轴心运行轨迹, 判断水轮机发电机组是否出现机械振动, 一旦发现水轮机发电机组出现严重的机械振动, 要及时采取合理的处理方案。
  
  4、结束语
  
  综上所述, 通过详细介绍水轮机发电机发生机械振动、电磁振动与水力振动的原因, 并提出有效的处理对策, 能够保证水轮机发电机更加可靠、安全的运行。对于水电站中的相关工作人员而言, 在实际工作当中, 要根据水轮机发电机的运行特点, 对原有的振动处理方案进行优化, 在提升水轮机发电机整体运行效率的基础之上, 防止水轮机发电机出现振动, 进一步提升水电站的发电效率。
  
  参考文献
  
  [1]董忠江。大型水轮机发电机电动盘车装置研究[J].黑龙江水利科技, 2017, 45 (01) :52-53+75.  
  [2]陈康明。Gansa电站水轮发电机组的更新改造技术[J].大电机技术, 2017, (01) :64-67.  
  [3]魏南, 张锋。小型水轮机发电机组的振动分析与消除[J].科技展望, 2016, 26 (04) :123.  
  [4]周广新。新型整装式轴伸贯流水轮发电机组的设计与应用[J].价值工程, 2015, 34 (30) :116-118.  
  [5]苏奎。水轮机发电机组振动的影响因素与处理方案研究[J].装备制造技术, 2015, (07) :95-97.  
  [6]任冯忠, 王小兰, 冉启福, 周静。浅析水轮机发电机振动的原因与处理对策[J].科技创新与应用, 2013, (28) :103.
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