水輪發(fā)電機組的振動問題與一般動力機械的振動有一定差異,除了機器本身轉(zhuǎn)動或固定部分引起的振動外,尚需考慮發(fā)電機的電磁力以及作用于水輪機過流部分的流動壓力對系統(tǒng)及其部件振動的影響。在機組運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下,流體—機械—電磁三部分是相互影響的。例如,當水流流動激起機組轉(zhuǎn)動部分振動時,在發(fā)電機轉(zhuǎn)子與定子之間會導(dǎo)致氣隙不對稱變化,由此產(chǎn)生的磁拉力不平衡也會造成機組轉(zhuǎn)動部分的振動,而轉(zhuǎn)動部分的運動狀態(tài)出現(xiàn)某些變化后,又會對水輪機的水流流場及發(fā)電機的磁場產(chǎn)生影響。因此,水輪機的振動是電氣、機械、流體等多種原因引起的?？梢?完全按照這三者的相互關(guān)系來研究系統(tǒng)的振動是不夠的。鑒于問題的復(fù)雜性,將引起水輪機組振動原因大致分為機械、水力、電氣三方面的因素來研究,為水電廠生產(chǎn)管理、運行、檢修人員提供參考意見,以便制定出相應(yīng)的預(yù)防和消振措施。
　　
　　1水輪發(fā)電機組振動的危害振動是旋轉(zhuǎn)機械不可避免的現(xiàn)象,若能將其振幅限制在允許范圍內(nèi),就能確保機組安全正常運行。但較大振動對機組安全是不利的,會造成如下危害:
　　
　　ａ)使機組各連接部件松動,使各轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間產(chǎn)生摩擦甚至掃膛而損壞;
　?。?引起零部件或焊縫的疲勞、形成并擴大裂縫甚至斷裂;
　　ｃ)尾水管低頻壓力脈動可使尾水管壁產(chǎn)生裂縫;當其頻率與發(fā)電機或電力系統(tǒng)的自振頻率接近時,將發(fā)生共振,引起機組出力大幅度波動,可能會造成機組從電力系統(tǒng)中解列,甚至危及廠房及水工建筑物。下面簡單介紹幾起天橋水電廠機組振動引起的事故,以便從中了解機組振動的起因。
　　
　　ａ)20世紀80年代初,天橋水電站多次發(fā)生因振動擺度過大而引起的設(shè)備損壞事故。1980年8月3號機由于上導(dǎo)軸承擺度大導(dǎo)致4個上導(dǎo)瓦背墊塊斷裂;1982年10月3號機發(fā)生發(fā)電機掃膛嚴重事故,上導(dǎo)瓦架與上機架固定螺栓8只中的5只被剪斷,1只定位銷剪斷、瓦架變形。上機架振幅達022ｍｍ,水導(dǎo)軸承處振幅達020ｍｍ。水輪機軸與發(fā)電機大軸法蘭聯(lián)接處擺度為074ｍｍ,后經(jīng)測量分析為機組軸承中心不正,發(fā)電機轉(zhuǎn)子外圓度超標,空氣間隙不勻等原因所致。
　?。?1997年2月天橋水電站4號機尾水管錐管段不銹鋼襯板與普通鋼襯板銜接處(高程8087ｍ)以下約有23ｍ2普通鋼板沿環(huán)向脫落。其主要原因是由于葉片翼端間隙射流及尾水管渦帶產(chǎn)生的低頻水壓脈動相互作用,引起錐管段鋼板振動,焊縫疲勞破壞后被撕裂或脫落。
　?。?2000年11月天橋水電站1號機大修后,發(fā)生發(fā)電機推力瓦12塊被燒毀的嚴重事故,因推力瓦水平調(diào)整不好,軸系中心不正及調(diào)速系統(tǒng)失調(diào)所致。
　?。?2002年5月天橋水電站3號機大修檢查發(fā)現(xiàn)尾水管彎管段垂直于水流方向產(chǎn)生環(huán)狀裂縫,其主要原因為尾水管低頻水壓脈動激起尾水管壁振動,當振動頻率接近尾水管的固有頻率產(chǎn)生共振時,嚴重造成尾水管壁產(chǎn)生裂縫。從以上幾個實例看出,機組發(fā)生振動的原因主要是由于機械、水力、電氣三方面的原因引起的,其它如調(diào)速系統(tǒng)失調(diào)、振蕩的因素也有,但不甚嚴重也不常發(fā)生。