论文部分内容阅读
摘 要：发电机组的运行情况直接影响着水电厂的正常运行状况，一旦发电机组发生故障，将会造成严重的后果，基于此本文分析发电机定子的振动异常，首先从振动异常原因展开分析，探索诊断理论，接着分析机组振动异常的现象，提出各种处理手段，保障发电机正常运行，希望对发电机在水电厂的应用做出部分贡献。
关鍵词：发电机定子；振动原因；优化对策
中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0118-02
1 引 言
近些年以来，随着我国科学技术的发展，我国的水利发电事业也获得了非常显著的进步和发展，各种类型的大型、中型以及小型的发电机组相机建设成功并且很快的投入使用。但是在发电机组的运行过程中还是经常性地出现相应的振动问题，包括定子振动，这对机组安全、稳定、可靠的运行造成一定的不良影响，下面我们着重分析一下发电机组定子振动的影响因素与相应的处理方案。
2 发电机组定子振动的影响因素
2.1 定子铁芯松动
定子是发电机的核心部件之一，定子铁芯的压紧与否和铁芯翘曲问题关系到机组长期安全稳定运行。由于定子机座和铁芯间存在不同的热膨胀量，热膨胀时将会有压应力作用到铁芯上。如果定子铁芯与机座、机座与基础间都是刚性固定，过大的压力作用在铁芯上会导致铁芯产生翘曲。而铁芯的翘曲则会严重影响到定子的稳定性，导致发电机定子振动。
2.2 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。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。
3 水轮机发电机组定子振动的优化对策
3.1 采取相对合理的振动测试方案
在水电厂中的发电机组定子往往会出现振动情况，这是不可避免的问题，应该重视其合理性，采取适宜的测试方案，保证将影响降至最低。
（1）仪表测试法
此类方式相对简便且灵活，涉及到的仪器包括测振仪和百分及千分表等。测振仪可以及时的将机械振动时间历程测试出来，在分析及对比的过程中，获取到更为精确地机组振动频率及波形等相对应的指标。百分及千分表等也可以及时的将机组振动的振幅测出来，这样便能保证相关工作的开展更加顺利。
（2）振动监测系统
这种系统通常涵盖着传感器、信号变换及处理等不同的装置。在借助于专业传感器及信号变换装置的基础上，把实际获取的振动量合理的转变为电量，再适当的借助于放大器将相关的信息放大，通过示波器将其合理的记录下来，经过分析仪器的分析加以处理。该系统体现出较高的灵敏度和较广的频率范围，能够及时的完成自动控制及遥测等工作。应该格外关注的是此系统的使用可以对机组振动进行测量，但是应该采取针对性的屏蔽措施，避免受到外界的干扰，对测量的准确度产生不利的影响。
3.2 准确分析电磁因素产生的振动原因
依照转子磁极键的基本情况，在反复测量定转子圆度符合一定的标准之后，把长出的部分及时的去除，在上部及时加装挡板。当对磁极键固定之后，避免出现偏斜的问题。若是磁极已经修复成功，需要及时的对转子圆度加以复测，保证检测的结果及对应的标准达到相关的要求。在对定子铁芯进行定期检查的时候，如果发现了松动的情况，应该及时的采取措施处理，同时强化基本的监控与监管。杠杆式定子铁芯压紧结构，穿心螺杆铁芯压紧结构，定子机座采用钢板焊接结构，为了方便运输而适当分瓣。在现场，分瓣机座通过螺栓把合或者现场焊接方式组成一个整体。在定子机座内径侧布置适当数量的鸽尾筋和拉紧螺杆来确保定子铁芯在任何正常运行和瞬时工况下都不会产生松动，杠杆式结构拉紧螺栓拧紧时产生的压紧力作用于定子铁芯的重心上，同时，定子机座上焊接了与鸽尾筋同样数量的加强筋以确保定子机座可以承受相等的反作用力。利用齿压板的足够弹性来实现铁芯的轴向弹性。通过这两种压紧方式可以大大提高定子铁芯的效果，无论是杠杆式定子铁芯压紧结构还是穿心螺杆定子铁芯压紧结构都能满足发电机定子的正常运行，保障机组安全稳定运行。
3.3 防止铁芯翘曲的措施
（1）减少定子铁芯的热应力的措施：
①如果发电机铁芯直径较大的话，定子铁芯轭部磁密就应选取较低的磁密以降低温升。
②对铁芯冲片采用高导磁率硅钢片以减少定子铁芯的损耗。通过采用足够数量的5～6mm厚的通风槽钢来增加铁芯的径向通风面积从而提高通风冷却效果。
③采用无磁性的压指以降低定子铁芯端部的温升。
（2）增大定子铁芯的抗翘曲强度：
①适当增大铁芯轭部的径向宽度，增大铁芯的刚性。
②在定子铁芯的外径侧设置了足够数量的鸽尾键，使其间距满足抗翘曲强度要求。
③设计合理的铁芯压紧面压（1.5MPa），确保长期运行后，铁芯压紧具有足够的残余面压，避免因面压不够而引起的铁芯翘曲变形。
（3）防止定子铁芯翘曲的定子机座和基础之间的连接结构：
采用松螺栓连接结构，并在定子机座与基础板间的滑动面上涂二硫化钼做润滑剂，铁芯与机座间无间隙，从而允许机座与基础板间作自由同心径向移动。同时机座与基础板间设置足够数量的径向键或销，以承受突然短路时产生的切向扭矩。
为了使定子机座在不平衡磁拉力作用下不产生过大的变形并保持其同心度，在定子机座内部设置了足够的挡块。以上措施应用于发电机上后，定子铁芯就不再产生有害的翘曲变形。
3.4 停机检修，冲洗堵塞根管
由实验数据表明，机组在动平衡前后、空载负荷情况下，各发电机轴振的变化量保持一致。这一现象表明在动平衡前后，发电机的转子上仍然存在热不平衡现象，而且这时存在的热不平衡幅值较稳定，根据这一特点推断出不平衡发生的部位。为了避免该现象，避免转子因素对定子振动产生影响，要进行停机检修，在检修时首先测量发电机各个出水孔的水流量，通过流量判断各个出水孔是否存在堵塞状况，将堵塞的出水口标记清楚，然后进行统一的清洗，其中堵塞严重的要使用大流量进行较大力度的冲洗，也可以使用高压氮气对根管进行清洁，经过反复的冲洗，可以很大程度的解决冷却水流管流量不均匀的情况。
3.5 机组振动维护的基本要点
每月必须要适当的测量发电机定子及励磁回路绝缘电阻，同时在测量发电机定子回路绝缘电阻时应该采用2500V兆表，对比于历年测量值来说不能出现相对明显的降低趋势，吸收比不可以低于1.6，应该及时的在查明原因的情况下消除。若是发生了机电外部的短路问题，需要及时的对发电机重要的部件合理的检查，同时对于发电机定子端部位实施外观检查。发电机运维人员应该落实定期或者是不定期的考核，确保发电机运行状况更为优良，促使相应工作的开展更加顺畅。
4 总 结
综上所述，本文对水轮机发电机组定子振动的影响因素进行了详细分析，之后又列举出水轮机发电机组定子振动相应的处理方案。因为水轮机发电机组在运行的过程中振动问题是避免不了的，所以对水轮机发电机组的振动问题的处理应该尽可能的以预防为主要措施，同时治理为相应的辅助措施，在这样防治的过程中采用一系列科学的方法和措施，最大程度的消除水电厂发电机组定子产生振动的根源，以此来确保发电机组能够安全、稳定、长久的运行。
参考文献
[1]梁 召.水轮发电机组受油器振动异常分析与处理[J].广西水利水电，2017（06）：66～69.
[2]李卫军，吴文健，蔡文方.某台350MW双水内冷汽轮发电机组振动异常处理及分析[J].浙江电力，2017，36（01）：47～49+53.
[3]方友林.水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法研究[J].机电信息，2015（09）：5.
[4]栾春林，乔 木，周芟杉.水轮发电机组智能化振动保护策略研究[J].大电机技术，2014（05）：45～49.
收稿日期：2018-11-19
作者简介：王晓师（1992-），助理工程师，本科，主要从事变电检修工作。
关鍵词：发电机定子；振动原因；优化对策
中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0118-02
1 引 言
近些年以来，随着我国科学技术的发展，我国的水利发电事业也获得了非常显著的进步和发展，各种类型的大型、中型以及小型的发电机组相机建设成功并且很快的投入使用。但是在发电机组的运行过程中还是经常性地出现相应的振动问题，包括定子振动，这对机组安全、稳定、可靠的运行造成一定的不良影响，下面我们着重分析一下发电机组定子振动的影响因素与相应的处理方案。
2 发电机组定子振动的影响因素
2.1 定子铁芯松动
定子是发电机的核心部件之一，定子铁芯的压紧与否和铁芯翘曲问题关系到机组长期安全稳定运行。由于定子机座和铁芯间存在不同的热膨胀量，热膨胀时将会有压应力作用到铁芯上。如果定子铁芯与机座、机座与基础间都是刚性固定，过大的压力作用在铁芯上会导致铁芯产生翘曲。而铁芯的翘曲则会严重影响到定子的稳定性，导致发电机定子振动。
2.2 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。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。
3 水轮机发电机组定子振动的优化对策
3.1 采取相对合理的振动测试方案
在水电厂中的发电机组定子往往会出现振动情况，这是不可避免的问题，应该重视其合理性，采取适宜的测试方案，保证将影响降至最低。
（1）仪表测试法
此类方式相对简便且灵活，涉及到的仪器包括测振仪和百分及千分表等。测振仪可以及时的将机械振动时间历程测试出来，在分析及对比的过程中，获取到更为精确地机组振动频率及波形等相对应的指标。百分及千分表等也可以及时的将机组振动的振幅测出来，这样便能保证相关工作的开展更加顺利。
（2）振动监测系统
这种系统通常涵盖着传感器、信号变换及处理等不同的装置。在借助于专业传感器及信号变换装置的基础上，把实际获取的振动量合理的转变为电量，再适当的借助于放大器将相关的信息放大，通过示波器将其合理的记录下来，经过分析仪器的分析加以处理。该系统体现出较高的灵敏度和较广的频率范围，能够及时的完成自动控制及遥测等工作。应该格外关注的是此系统的使用可以对机组振动进行测量，但是应该采取针对性的屏蔽措施，避免受到外界的干扰，对测量的准确度产生不利的影响。
3.2 准确分析电磁因素产生的振动原因
依照转子磁极键的基本情况，在反复测量定转子圆度符合一定的标准之后，把长出的部分及时的去除，在上部及时加装挡板。当对磁极键固定之后，避免出现偏斜的问题。若是磁极已经修复成功，需要及时的对转子圆度加以复测，保证检测的结果及对应的标准达到相关的要求。在对定子铁芯进行定期检查的时候，如果发现了松动的情况，应该及时的采取措施处理，同时强化基本的监控与监管。杠杆式定子铁芯压紧结构，穿心螺杆铁芯压紧结构，定子机座采用钢板焊接结构，为了方便运输而适当分瓣。在现场，分瓣机座通过螺栓把合或者现场焊接方式组成一个整体。在定子机座内径侧布置适当数量的鸽尾筋和拉紧螺杆来确保定子铁芯在任何正常运行和瞬时工况下都不会产生松动，杠杆式结构拉紧螺栓拧紧时产生的压紧力作用于定子铁芯的重心上，同时，定子机座上焊接了与鸽尾筋同样数量的加强筋以确保定子机座可以承受相等的反作用力。利用齿压板的足够弹性来实现铁芯的轴向弹性。通过这两种压紧方式可以大大提高定子铁芯的效果，无论是杠杆式定子铁芯压紧结构还是穿心螺杆定子铁芯压紧结构都能满足发电机定子的正常运行，保障机组安全稳定运行。
3.3 防止铁芯翘曲的措施
（1）减少定子铁芯的热应力的措施：
①如果发电机铁芯直径较大的话，定子铁芯轭部磁密就应选取较低的磁密以降低温升。
②对铁芯冲片采用高导磁率硅钢片以减少定子铁芯的损耗。通过采用足够数量的5～6mm厚的通风槽钢来增加铁芯的径向通风面积从而提高通风冷却效果。
③采用无磁性的压指以降低定子铁芯端部的温升。
（2）增大定子铁芯的抗翘曲强度：
①适当增大铁芯轭部的径向宽度，增大铁芯的刚性。
②在定子铁芯的外径侧设置了足够数量的鸽尾键，使其间距满足抗翘曲强度要求。
③设计合理的铁芯压紧面压（1.5MPa），确保长期运行后，铁芯压紧具有足够的残余面压，避免因面压不够而引起的铁芯翘曲变形。
（3）防止定子铁芯翘曲的定子机座和基础之间的连接结构：
采用松螺栓连接结构，并在定子机座与基础板间的滑动面上涂二硫化钼做润滑剂，铁芯与机座间无间隙，从而允许机座与基础板间作自由同心径向移动。同时机座与基础板间设置足够数量的径向键或销，以承受突然短路时产生的切向扭矩。
为了使定子机座在不平衡磁拉力作用下不产生过大的变形并保持其同心度，在定子机座内部设置了足够的挡块。以上措施应用于发电机上后，定子铁芯就不再产生有害的翘曲变形。
3.4 停机检修，冲洗堵塞根管
由实验数据表明，机组在动平衡前后、空载负荷情况下，各发电机轴振的变化量保持一致。这一现象表明在动平衡前后，发电机的转子上仍然存在热不平衡现象，而且这时存在的热不平衡幅值较稳定，根据这一特点推断出不平衡发生的部位。为了避免该现象，避免转子因素对定子振动产生影响，要进行停机检修，在检修时首先测量发电机各个出水孔的水流量，通过流量判断各个出水孔是否存在堵塞状况，将堵塞的出水口标记清楚，然后进行统一的清洗，其中堵塞严重的要使用大流量进行较大力度的冲洗，也可以使用高压氮气对根管进行清洁，经过反复的冲洗，可以很大程度的解决冷却水流管流量不均匀的情况。
3.5 机组振动维护的基本要点
每月必须要适当的测量发电机定子及励磁回路绝缘电阻，同时在测量发电机定子回路绝缘电阻时应该采用2500V兆表，对比于历年测量值来说不能出现相对明显的降低趋势，吸收比不可以低于1.6，应该及时的在查明原因的情况下消除。若是发生了机电外部的短路问题，需要及时的对发电机重要的部件合理的检查，同时对于发电机定子端部位实施外观检查。发电机运维人员应该落实定期或者是不定期的考核，确保发电机运行状况更为优良，促使相应工作的开展更加顺畅。
4 总 结
综上所述，本文对水轮机发电机组定子振动的影响因素进行了详细分析，之后又列举出水轮机发电机组定子振动相应的处理方案。因为水轮机发电机组在运行的过程中振动问题是避免不了的，所以对水轮机发电机组的振动问题的处理应该尽可能的以预防为主要措施，同时治理为相应的辅助措施，在这样防治的过程中采用一系列科学的方法和措施，最大程度的消除水电厂发电机组定子产生振动的根源，以此来确保发电机组能够安全、稳定、长久的运行。
参考文献
[1]梁 召.水轮发电机组受油器振动异常分析与处理[J].广西水利水电，2017（06）：66～69.
[2]李卫军，吴文健，蔡文方.某台350MW双水内冷汽轮发电机组振动异常处理及分析[J].浙江电力，2017，36（01）：47～49+53.
[3]方友林.水轮发电机组振动过大的原因分析及处理方法研究[J].机电信息，2015（09）：5.
[4]栾春林，乔 木，周芟杉.水轮发电机组智能化振动保护策略研究[J].大电机技术，2014（05）：45～49.
收稿日期：2018-11-19
作者简介：王晓师（1992-），助理工程师，本科，主要从事变电检修工作。