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摘要：水轮机发电机组的安全问题一直是广泛关注的焦点。在水轮机发电机组振动过快和摆幅过大时，将会对机组的安全问题造成严重的威胁，不仅会阻碍机组的正常运行，还会使机组的使用寿命缩短。本文针对机组振动问题的原因，有的放矢地提出了相应的措施。
关键词：水轮机;发电机组;振动
引言
近些年来，我国的水力发电事业有着很大的进步，各类水轮发电机不管是大中小型号的，都相继建成并被普遍投入使用。水轮发电机组在运行中经常会出现振动情况，这一定程度上影响了机组运行的安全性、稳定性和可靠性。大部分机组在运行的过程中经常会出现振动的情况。
一、水轮机发电机组振动机理
水轮机发电机组振动的振源主要表现在水力、机械、电气方面，通过这三方面的原因形成了一个复杂又稳定的状态。在进行全面调查时需要在振动现象发生的情况下，运用各种方法对故障进行诊断并加以分析，判断其振动的振源并加以确认，根据发现的问题采用对应的措施。机组在运行的过程中，影响机组振动的这三个主要原因，在一定条件下会产生不同的影响。而这种振动对机组的影响在其效率和安全方面都是不同的，其表现程度也不同。振动的振幅过大将会带来一系列问题，对机组本身、周围的建筑、甚至是整个水电站的影响是巨大的，对其安全构成严重威胁。为此，在对机组状态进行诊断分析时，振动通常作为检测的主要依据。水轮机发电机组的振动机理较为复杂，是水力、机械、电气等各方面相互影响、相互促进的。其介质主要是电磁场、流体、密封液体膜或油膜以及一些固体结构。水轮机组的振动是耦合振动，很多作用之间的聯系很难用数值模型和理论方法精准的表达出来，只能建立一个近似值。所以在机组振动的研究过程中一般采取的是实例分析，经过一次次尝试，以实践来解决振动问题。通过实践积累的经验和大量的资料不仅为建立数值模型和理论分析提供了依据，还为机组振动的诊断与维护提供了大量的信息，在实践中寻找相应的措施。
二、水轮机发电机组振动的影响因素
（一）电磁因素
若是当不确定的磁极发生了短路的情况之后，会使得磁动势逐渐减小，与之相对称的磁极磁动势却不会因此出现任何的变化，之后便能诞生出一个和转子呈现出同向转动的不平衡磁拉力，由此就导致了机组出现振动的情况。定子铁芯的组合缝如果出现了松动的问题，或者是铁芯本身发生了松动的情况，将会导致机组出现振动现象。若是定子绕组的固定不科学，当电气负荷比较高的时候，也会让机组出现振动问题。
（二）机械因素
相较于一般的卧轴旋转机械来说，中大型水轮发电机组基本上是立轴，如某水电站的机组，就属于立轴滚流式。面对这样的情况，各个部位的导轴承往往不会承载着静载荷，轴颈也不会出现静偏心。机械因素所导致的机组振动一般表现于不同的方面。（1）如果发电机组在空载低转速的情况之下发生了相对显著的振动情况，则可以分析出引起这类问题的原因是机组紧固的零部件出现了松动的问题，再就是轴线发生了曲折的情况、中心尚未对准等。（2）如果发电机的振幅及机组转速的二次方呈现出较为明显的正比关系，水平振动的幅度比较大，则可以判定为导致机组振动的原因是机组转动部分出现了质量不平衡的情况。（3）如果发电机组振动相对强烈，同时还出现了撞击的声音，应该考虑引起机组振动的原因是相关转动部件和固定部件处于相互碰撞的状态之下。（4）如果发电机组振幅伴随着机组负荷发生的变化呈现出显著的变化，则应该考虑的原因是主轴较细或者是轴本身的刚度不符合相应的标准。
（三）水力因素
（1）汽蚀
汽蚀被列入水力因素的范畴之中，通常可以划分出三种主要的类型，也就是间隙、空腔、翼形。其一会让转轮室发生破坏，叶片的周边和转轮体的局部等部位受到负面的影响。其二常见于水轮机座环内侧，同时也可见于尾水管的上半段。其三则是常见于叶片的背面和轮翼的周边。在汽蚀的影响之下，水轮机的表面会遭到破坏，同时还能引发比较剧烈的振动，也会产生较大的噪音。在机组部分负荷时，机组振动相对明显，这种情况也会出现噪声问题，振动的频率一般是在300-500赫兹，被列入高频振动的范畴。
（2）尾水管涡带
尾水管涡带是水轮发电机组在实际振动的时候相对常见的振动源，除去引起机组振动的情况外，还会导致压力脉动等相对严重的问题。一般来说，涡带在摆动的过程中，不但会让水轮机发生振动问题，还会导致引水系统及厂房共振等问题出现，严重的诱发电网功率摆动问题。
三、水轮机发电机组振动的处理措施
（一）合理运用振动测试方法
（1）仪表法
仪表法是目前在实际应用中使用最多的一种方法，因为这种方法主要是通过使用测振仪、百分表和千分表等测量仪器来对机组振动的相关数据进行实时测量，这种方法使用简单，只需操作人员按步骤使用仪器完成对机组振动频率、波形、周期和相位等物理参数的测量和记录即可，方便快捷，因此应用广泛。
（2）振动检测系统
振动检测系统是另外一种通过实时监控来达到采集机组振动数据的方法，它主要通过在机组部分安装的大量专业传感器和放大器来达到检测的目的。首先，通过传感器可以将机组振动的振动量进行实时采集，采集来的振动量通过放大器可以在远程的示波器上进行显示，最后通过专业的软件分析，就可以将这些信号转化为相应的物理数据。这种方法灵敏度高，且不用使用人工，省时省力，但是缺点是容易受到外界电磁场的干扰，所以使用环境要特别注意。
（二）发电机组振动故障的处理方法
（1）电磁因素引起的振动处理
可按照转子磁极键的实际情况，并在反复测转子圆度，当机组由于电磁因素出现故障时，首先需要检查转子磁极键是否出现问题，要多次测量转子圆度，通过检查确定转子圆度合格后，需要将多出部分的磁极键切掉，在转子上方添加一块挡板，并对剩余磁极键进行加固，这样就完成了对磁极部分的修复，最后再次进行转子圆度的测试，如果再次符合标准，那么机组就可以再次正常工作了。
（2）水力因素引起的振动故障处理
水力因素引起的机组故障主要分为尾水管涡带引起的振动和汽蚀因素引起的振动。对于第一种情况，可以通过在低负荷区域增加气体量使尾水管的压力脉动振幅得到降低。在超负荷区域则主要可通过加装减振装置等措施降低涡带压力脉动，达到控制机组振动的目的。对于第二种原因，首先需要技术人员定期对机组进行检查，尽量保证机组不在低负荷状态进行工作，这样可以最大程度降低汽蚀的影响。其次，可以通过在尾流管加装尾翼或者导流装置来提高出力，降低汽蚀出现的概率和降低其不良影响。
（3）机械因素引起的振动故障处理
相较于电磁和水力方面的影响，由于机组本身机械构造方面的缺陷造成的影响更容易解决，解决这类故障的核心就是加强整个设备精密度和同心度的提高以及后期的校正维护，例如：安装设备前进行严格仔细的检查以及轴线的标准化的校正，后期的定期维护校正等，这些都是可以显著降低机组机械振动的有效措施。
结束语
总之，水轮发电机组振动会对正常的生产造成很大影响，因此，针对这个问题，本文首先阐述了到底什么是引起机组振动的主要因素，接着提出可行的有效的解决处理方法。因为在实操中不可避免水轮发电机组的振动情况，所以最好的解决处理方法就是预防，并根据实际情况进行治理，利用这些合理科学的方案措施，最大程度地减少振动，减小振动，以确保机组稳定、可靠、安全地运行。
参考文献：
[1]吕咏学.分析水轮机发电机组振动存在的问题与措施[J].四川水泥，2019，000（003）：272.
[2]王磊.水轮机发电机的振动原因及处理研究[J].百科论坛电子杂志，2019，000（008）：342.
关键词：水轮机;发电机组;振动
引言
近些年来，我国的水力发电事业有着很大的进步，各类水轮发电机不管是大中小型号的，都相继建成并被普遍投入使用。水轮发电机组在运行中经常会出现振动情况，这一定程度上影响了机组运行的安全性、稳定性和可靠性。大部分机组在运行的过程中经常会出现振动的情况。
一、水轮机发电机组振动机理
水轮机发电机组振动的振源主要表现在水力、机械、电气方面，通过这三方面的原因形成了一个复杂又稳定的状态。在进行全面调查时需要在振动现象发生的情况下，运用各种方法对故障进行诊断并加以分析，判断其振动的振源并加以确认，根据发现的问题采用对应的措施。机组在运行的过程中，影响机组振动的这三个主要原因，在一定条件下会产生不同的影响。而这种振动对机组的影响在其效率和安全方面都是不同的，其表现程度也不同。振动的振幅过大将会带来一系列问题，对机组本身、周围的建筑、甚至是整个水电站的影响是巨大的，对其安全构成严重威胁。为此，在对机组状态进行诊断分析时，振动通常作为检测的主要依据。水轮机发电机组的振动机理较为复杂，是水力、机械、电气等各方面相互影响、相互促进的。其介质主要是电磁场、流体、密封液体膜或油膜以及一些固体结构。水轮机组的振动是耦合振动，很多作用之间的聯系很难用数值模型和理论方法精准的表达出来，只能建立一个近似值。所以在机组振动的研究过程中一般采取的是实例分析，经过一次次尝试，以实践来解决振动问题。通过实践积累的经验和大量的资料不仅为建立数值模型和理论分析提供了依据，还为机组振动的诊断与维护提供了大量的信息，在实践中寻找相应的措施。
二、水轮机发电机组振动的影响因素
（一）电磁因素
若是当不确定的磁极发生了短路的情况之后，会使得磁动势逐渐减小，与之相对称的磁极磁动势却不会因此出现任何的变化，之后便能诞生出一个和转子呈现出同向转动的不平衡磁拉力，由此就导致了机组出现振动的情况。定子铁芯的组合缝如果出现了松动的问题，或者是铁芯本身发生了松动的情况，将会导致机组出现振动现象。若是定子绕组的固定不科学，当电气负荷比较高的时候，也会让机组出现振动问题。
（二）机械因素
相较于一般的卧轴旋转机械来说，中大型水轮发电机组基本上是立轴，如某水电站的机组，就属于立轴滚流式。面对这样的情况，各个部位的导轴承往往不会承载着静载荷，轴颈也不会出现静偏心。机械因素所导致的机组振动一般表现于不同的方面。（1）如果发电机组在空载低转速的情况之下发生了相对显著的振动情况，则可以分析出引起这类问题的原因是机组紧固的零部件出现了松动的问题，再就是轴线发生了曲折的情况、中心尚未对准等。（2）如果发电机的振幅及机组转速的二次方呈现出较为明显的正比关系，水平振动的幅度比较大，则可以判定为导致机组振动的原因是机组转动部分出现了质量不平衡的情况。（3）如果发电机组振动相对强烈，同时还出现了撞击的声音，应该考虑引起机组振动的原因是相关转动部件和固定部件处于相互碰撞的状态之下。（4）如果发电机组振幅伴随着机组负荷发生的变化呈现出显著的变化，则应该考虑的原因是主轴较细或者是轴本身的刚度不符合相应的标准。
（三）水力因素
（1）汽蚀
汽蚀被列入水力因素的范畴之中，通常可以划分出三种主要的类型，也就是间隙、空腔、翼形。其一会让转轮室发生破坏，叶片的周边和转轮体的局部等部位受到负面的影响。其二常见于水轮机座环内侧，同时也可见于尾水管的上半段。其三则是常见于叶片的背面和轮翼的周边。在汽蚀的影响之下，水轮机的表面会遭到破坏，同时还能引发比较剧烈的振动，也会产生较大的噪音。在机组部分负荷时，机组振动相对明显，这种情况也会出现噪声问题，振动的频率一般是在300-500赫兹，被列入高频振动的范畴。
（2）尾水管涡带
尾水管涡带是水轮发电机组在实际振动的时候相对常见的振动源，除去引起机组振动的情况外，还会导致压力脉动等相对严重的问题。一般来说，涡带在摆动的过程中，不但会让水轮机发生振动问题，还会导致引水系统及厂房共振等问题出现，严重的诱发电网功率摆动问题。
三、水轮机发电机组振动的处理措施
（一）合理运用振动测试方法
（1）仪表法
仪表法是目前在实际应用中使用最多的一种方法，因为这种方法主要是通过使用测振仪、百分表和千分表等测量仪器来对机组振动的相关数据进行实时测量，这种方法使用简单，只需操作人员按步骤使用仪器完成对机组振动频率、波形、周期和相位等物理参数的测量和记录即可，方便快捷，因此应用广泛。
（2）振动检测系统
振动检测系统是另外一种通过实时监控来达到采集机组振动数据的方法，它主要通过在机组部分安装的大量专业传感器和放大器来达到检测的目的。首先，通过传感器可以将机组振动的振动量进行实时采集，采集来的振动量通过放大器可以在远程的示波器上进行显示，最后通过专业的软件分析，就可以将这些信号转化为相应的物理数据。这种方法灵敏度高，且不用使用人工，省时省力，但是缺点是容易受到外界电磁场的干扰，所以使用环境要特别注意。
（二）发电机组振动故障的处理方法
（1）电磁因素引起的振动处理
可按照转子磁极键的实际情况，并在反复测转子圆度，当机组由于电磁因素出现故障时，首先需要检查转子磁极键是否出现问题，要多次测量转子圆度，通过检查确定转子圆度合格后，需要将多出部分的磁极键切掉，在转子上方添加一块挡板，并对剩余磁极键进行加固，这样就完成了对磁极部分的修复，最后再次进行转子圆度的测试，如果再次符合标准，那么机组就可以再次正常工作了。
（2）水力因素引起的振动故障处理
水力因素引起的机组故障主要分为尾水管涡带引起的振动和汽蚀因素引起的振动。对于第一种情况，可以通过在低负荷区域增加气体量使尾水管的压力脉动振幅得到降低。在超负荷区域则主要可通过加装减振装置等措施降低涡带压力脉动，达到控制机组振动的目的。对于第二种原因，首先需要技术人员定期对机组进行检查，尽量保证机组不在低负荷状态进行工作，这样可以最大程度降低汽蚀的影响。其次，可以通过在尾流管加装尾翼或者导流装置来提高出力，降低汽蚀出现的概率和降低其不良影响。
（3）机械因素引起的振动故障处理
相较于电磁和水力方面的影响，由于机组本身机械构造方面的缺陷造成的影响更容易解决，解决这类故障的核心就是加强整个设备精密度和同心度的提高以及后期的校正维护，例如：安装设备前进行严格仔细的检查以及轴线的标准化的校正，后期的定期维护校正等，这些都是可以显著降低机组机械振动的有效措施。
结束语
总之，水轮发电机组振动会对正常的生产造成很大影响，因此，针对这个问题，本文首先阐述了到底什么是引起机组振动的主要因素，接着提出可行的有效的解决处理方法。因为在实操中不可避免水轮发电机组的振动情况，所以最好的解决处理方法就是预防，并根据实际情况进行治理，利用这些合理科学的方案措施，最大程度地减少振动，减小振动，以确保机组稳定、可靠、安全地运行。
参考文献：
[1]吕咏学.分析水轮机发电机组振动存在的问题与措施[J].四川水泥，2019，000（003）：272.
[2]王磊.水轮机发电机的振动原因及处理研究[J].百科论坛电子杂志，2019，000（008）：342.