水电站机组振动的原因及解决措施研究

2020-08-23 07:46杨郁坚
中国房地产业·上旬 2020年8期
关键词:水电站解决措施

杨郁坚

【摘要】随着社会的进步,居民的用电量日益升高,同时也对用电质量提出了更高的要求,这就刺激了电力行业的飞速发展,但同时也暴露了较多的问题,其中最为常见的就是水电站机组振动问题。这一问题不仅影响着设备正常使用,甚至还会对使用人员的生命安全造成严重威胁。本文的研究内容即为水电站机组振动的原因及解决措施。

【关键词】水电站;机组振动;原因;解决措施

水轮发电机在工作中如果发生振动,不仅会导致某些部件发生弹性形变或塑料形变出现裂纹、断裂,还会导致部件之间的连接松动,导致部件的使用寿命更短。严重时甚至还会对整个水电站机组的安全运行造成严重威胁。但这一问题在实际使用期间难以避免,所以需要采取有效的措施进行改善。

分析水轮机组的结构可以发现,组成部分主要是旋转和固定两部分,水轮发电机在运行期间,其中某部分发生异常,就会导致出现机组振动。比较常见的振动是旋转部分的振动。对振动问题采取有效措施进行控制后,可以使机组的运行具备更高的稳定性和可靠性[1]。

1、水利因素造成水电站机组振动的原因

1.1水力不平衡

水流同时具有动能和势能,在蜗壳的作用下形成环流,经均匀分布固定导叶、活动导叶片到转轮上,将其激活进行旋转。当导水叶叶片和流量通道受各种因素的影响出现较大的形状差异时,水流作用到转轮后,因为成对称失衡,出现不平衡横向力,转轮从而发生振动,当运行处于无负载和低负荷状态时,振动尤为强烈。

1.2尾管的低频率水压脉冲

在非设计工况条件下,水轮机运行时在出口处转轮受到脱流漩涡和旋转水流等因素的影响,尾水管内引发水压脉动并出现大型涡带,并以固定频率在管内转动,引起低频压力脉动。水流流经管道后,压力脉动会导致转子,蜗壳,压力管等发生剧烈的振动[2]。

1.3空腔汽蚀

水流通过水轮机时,受到流速,流向的影响,流道发生改变,增加流速后水流中出现气泡,气泡一旦进入高压区并溃灭,出现的情况即为空腔汽蚀。这一情况会对机组的推力轴承和顶盖造成剧烈的垂直振动。比横向振动的危害更高。

1.4卡门涡列

恒流通过物体后,出口两侧边缘出现规则排列,方向相反的旋涡,相互之间吸引、干扰,形成非线性涡列,即为卡门涡列。当其冲击频率接近旋转物体叶片固有频率时,出现共振后导致机组振动[3]。

2、机械因素造成水电站机组振动的原因

2.1转子质量不平衡

转子质量不平衡时,会在中心产生轴心偏心距,当轴以角速度进行旋转后,因为出现离心惯性力,失衡后轴上弓状回旋,从而产生振动。当转速发生变化后,振幅也随之变化。

2.2机组轴线不正

在机组转动过程中,旋转中心、机组中心和轴线重合为最佳状态。轴线不正时,在轴承中心轴向力会产生偏心力矩,随着转子的转动,偏心力矩也发生旋转,当转速和脉动频率一致后,出现轴向振动。

2.3轴承的缺陷

导轴承瓦发生松动后,旋转体中心发生位移,间隙过大或润滑不畅等因素会导致出现干摩擦,机组出现水平振动。

3、振动问题的处理措施分析

3.1水力因素处理对策

(1)针对汽蚀和涡流因素,可以通过补气措施进行改善,或者在尾水管入口处安装导流瓦和导流翼板。(2)针对涡流因素,可以对固有叶片的频率或涡列的频率进行改变,通过对出水边叶片进行改型或削薄,使其构成交变旋涡,避免共振。(3)针对导轴承瓦间隙不当因素,可以定期对其进行调整,人工恢复均匀分布。

3.2加强轴承的维护

(1)对水轮发电机机组轴线是否对正进行定期的检查,调整主轴中心线到机组中心线上,进行检查时,如轴线和机组中心线出现较大的偏差,就会影响机组的安全稳定运行,所以技术人员需要做好维修检查工作。(2)维修人员在对推力瓦受力进行调整时,需要保证转轮处于转轮室中心位置,推力瓦受力均匀,使发电机组具备更高的稳定性。(3)维修人员在对轴承间隙进行调整时,重点关注电机轴,集电环等,确认无异常,同时需要注意按时检测轴承,一旦发现异常情况,需要及时进行有效的处理,以免上述因素导致机组出现振动,发电机组正常运行受阻[4]。

3.3注意对过流部件的维修

以冲击式机组为例,当发电机机组在工作期间,通过压力管喷嘴,水流射流使转轮旋转,此时需要维护人员重点检查喷针开度和出水流量等情况,以免因为射水线偏移转轮导致轴对称失衡变为横向力,转轮被引发振动。维护人员还需要重点检查喷针,喷嘴等,以免因为射水线偏移引发巨大的轴向串动。此外,还需要控制通过水轮机的水流的间隙射流,维修人员做好检查工作,及时发现问题并进行有效处理,以免后续造成严重损害。此外,维修人员还需加强自身综合知识水平和技术水平,使自己成为一个高素质的专业维修人员,可以正确发现并能处理各种问题,以免因为设备问题造成水电站经济损失[5]。

4、电磁因素导致的振动及解决对策

4.1转子绕组短路

当磁极短路后,磁动势降低,引发转子横向不平衡磁拉力,转子发生剧烈振动,振幅的大小受到励磁电流的影响,两者成正比。移走励磁电流后,振动也随之消失。

4.2空气间隔不均匀

发电机组在转子摆度不均与或圆度不满足设计或规范要求时,空气间隙不均匀,出現单边不平衡磁拉力,当转子转动后,空气间隙随之发生变化,不平衡的单边磁拉力做圆周周期性运动,从而导致振动的发生。

4.3处理对策

针对上述因素导致的振动,相关组件制造厂需要根据国家规定生产组件,使用单位也需要对每一组件进行定期检查维修,密切监测,保证早期发现问题并进行有效处理。

小结:

综上所述,为了有效降低水电站机组振动情况,需要工作人员加强对各部件的监护及检修工作,及时发现振动发生的原因并采取针对性的措施进行解决,以保证机组能够安全稳定运行。

参考文献:

[1]侯俊龙,艾斐,杨明扬.某水电站发电机定转子挡风板结构优化研究及应用[J].水电站机电技术,2020,43(4):47-49.

[2]江旭,朱劭辰,李红.芭蕉河水电站4号机组上机架振动大处理[J].水电与新能源,2019,33(4):61-65.

[3]毕润松.亭子口电站机组运行中振动的分析[J].水电站机电技术,2016,39(11):46-47,76.

[4]李东.龚嘴水电站3号机组改造后稳定性综合分析[J].水电与新能源,2018,32(9):48-52.

[5]张超,齐广平.白水江横丹水电站灯泡贯流式水轮机组运行振动成因分析与消减[J].农业科技与信息,2015,(24):118-119.

猜你喜欢
水电站解决措施
中小水电站集控系统建设改造对策分析
初中英语课堂教学效率提升的方式方法研究
浅谈城市道路设计中的问题及解决措施
谈谈如何杜绝矿井测量事故
伊泰普水电站仍是全球发电量最多的水电站
俄最大水电站发生事故