摘 要：水轮发电机组在运行过程由于水力脉动或者转动部件受不平衡受力的原因，产生一定程度的振动。超过规范要求允许范围的振动会对机组造成不可逆的损伤破坏，严重降低设备的安全可靠性能。需要对机组振动增大的原因进行分析并予以解决，优化水轮发电机的允许方式，提高水轮发电机组的可靠性。文章主要对水轮发电机组振动增大的常见原因进行分析，并结合实际情况对振动超标的处理方法进行探讨。

　　立式混流式水轮发电机组在运行中，导水机构和转轮室内充满复杂的水流流态，不可避免存在的水力扰动和压力脉动，以及机电设备在制造安装过程中机组各部件中心、圆度与设计存在一定偏差，会导致机组在运行中产生机械振动和电磁振动。机组长期处于超过规范规定范围的超标振动，会使机组各部件的连接件松动加剧振动的发展、机组主要受力部件产生疲劳破坏，产生裂纹甚至断裂，影响机组的安全稳定运行甚至会对机组造成严重的事故，带来较大的经济损失和安全损失。

　　长时间超过允许范围的振动会引起机组各部件连接紧固螺栓松动，比较常见的是引起布置在机架、顶盖内的油气水管路连接法兰螺栓松动，导致机组在运行时出现漏水、漏油、漏气的问题。三漏缺陷会对机组的正常稳定运行造成一定影响。

　　机组长时间处于过大的恶劣工况下运行，机组金属部件的受力薄弱部位在振动的长时间谐振下，会产生金属疲劳破坏，在应力集中部位产生裂纹。裂纹一般容易在转子支臂组合焊缝、承重机架组合焊缝以及布置在机架内、顶盖内的各管路接头焊缝处发生。机组部件焊缝产生裂纹不仅对机组正常运行带来安全隐患，而且会加剧振动的发展，大大降低机组的健康水平。

　　对机组的危害比较严重，且比较隐蔽不易观察到。转轮室内的水力扰动会加速水流中的溶解气体析出，形成气泡溃灭后对转轮、尾水管等部件高速冲击，在转轮、尾水管低压区形成气蚀，气蚀不断对本体金属造成破坏，降低设备的强度，振动加剧对强度降低部位的破坏，极易产生裂纹，对机组安全带来较大的风险。

　　如机组低频振动的频率有接近机组某一固定部件的固有频率部分时，会在该部件上引起共振，会造成部件断裂等极大破坏，带来较大的经济损失。

　　一般情况下，水轮发电机组的振动主要是由于机械、电气及水力等三方面的原因造成，以下主要对引起机组振动增大的常见原因进行探究。

　　机组转动部件重量不平衡，经过长时间运行后的机组主要表现为转轮重量不平衡。由于气蚀、磨蚀等导致机组转轮叶片及其他部位金属重量减少，或机组检修期间对转轮气蚀、磨蚀、裂纹等损伤部位进行焊接修复后，引起转轮重心发生偏移，机组转动时在转轮处产生偏心力矩，该偏心力矩引起机组轴线摆动，导致机组振动加大。

　　机组轴线不正。理想的水轮发电机组轴线是与机组旋转中心和机组中心线重合。机组轴线不正主要是轴线与推力轴承镜板不垂直、轴线在大轴连接法兰结合面不垂直发生弯折。引起轴线出现弯折的主要原因为机组安装或检修时分段轴连接法兰的连接不符合要求，连轴螺栓的紧固力矩没有达到设计要求或紧固不均匀对称，轴线在法兰处有弯折由于轴线倾斜和曲折，使机组转子的总轴向力不通过推力轴承中心，产生一个偏心力矩。随着转子的旋转，偏心力矩对机组转动部件形成径向偏心力，会导致转动部件与约束的轴承周期性碰撞，产生振动。

　　机组轴承缺陷。当检修轴瓦间隙调整不当或机组运行后导轴承轴瓦松动导致轴瓦间隙变大，会引起机组径向力受力不均匀。或轴承与固定止漏环不同心等都会发生干摩擦，引起机组的径向振动。推力轴承座水平调整不满足要求或推力轴承弹性油箱支柱弹簧受力调整不均匀，推力瓦出现倾斜导致镜板水平不能水平落在推力瓦上，机组轴线出现倾斜导致机组轴向力受力不均匀，机组转动时轴线会发生较大的偏移。

　　机组转动部件与固定部件间隙调整不均匀，间隙不满足要求。在运行时转动部件与固定部件发生碰撞，主要可能发生在转轮与上下止漏环以及转子和定子之间的间隙不均匀，运行中发生碰撞。以及机架、顶盖等固定部件的紧固螺栓发生松动均会导致机组振动加大。

　　通入转子的励磁电流三相不平衡，会在定子中感应出三相不平衡定子电流，三相不平衡电流的定转子会产生不平衡磁场，形成不平衡的磁拉力，使转子、定子各部件发生周期性的振动。

　　水力振动主要发生在不对称水流从转轮叶片流出时，在转轮泄水锥和尾水锥管部位形成扰流和涡带，对转轮及尾水管进行高速冲击，造成较大的振动，同时该区域内水压脉动变化较复杂，容易在转轮和尾水管内壁发生气蚀，进一步加剧振动。

　　轴线不正主要原因是水轮机轴和发电机轴同心度存在偏差、水轮机轴和发电机轴连接法兰螺栓紧固力矩没有达到要求或紧固不对称导致法兰倾斜、推力轴承镜板与推力瓦面水平度超差。要处理机组轴线不正引起的振动过大的问题，首先需要通过缓慢转动机组盘车，通过盘车数据对机组各部位的摆度进行分析，找出轴线发生弯折的地方，然后计算出需要调整的量和调整位置，通常是在弯折处法兰进行加垫调整，使轴线 机组轴承缺陷引起的振动过大处理

　　水轮发电机组轴承分为推力轴承和导轴承。推力轴承承受机组整个转动部件的重量和轴向水推力，当推力轴承水平偏差较大时，镜板落在推力瓦上出现推力弹性支柱或弹簧不能纠正推力瓦的水平偏差，推力轴承镜板就会产生倾斜，导致发电机轴倾斜。处理推力轴承水平偏差大的方法主要是通过调整推力轴承弹性支柱油箱受力，使转子落下时每个弹性油箱受力均匀。如水平偏差过大，需要对推力轴承座水平进行调整，通过调整下机架水平来调整推力轴承的水平。机组导轴承主要承受机组转动时的径向力，当导轴承轴瓦间隙过大时，导轴承对机组大轴失去约束作用，大轴摆度会大幅超过正常范围，并会加剧轴承受损，造成机架振动加大。处理导轴承引起的振动过大，主要是振动大的部位的轴承进行检查调整，将轴瓦间隙调整至规定的范围，并打紧调瓦螺栓，并做好防松动措施。

　　水力因素引起机组振动加大的原因较复杂，处理难度大。如因导水机构缺陷导致水力不平衡引起振动过大，只有在机组检修时对受损的导水机构进行修复，保证进入转轮的水流平衡。在检修期间对导水机构和转轮进行检查，对各部位的气蚀进行打磨焊接修复，防止气蚀的进一步扩大。分析机组水力振动区域，在机组运行时避开振动区运行，改善导水机构和转轮室及尾水管内的水流流态，避免出现尾水低频振动及卡门涡带的发生。

　　通过改善机组的运行工况，对引起机组振动加大的部件进行处理调整，使机组在振动较小的区域内稳定运行，对提高水轮发电机组设备的健康水平和安全性能有重要意义。