水力发电机组运行中振动产生原因的研究|水力发电机组

时间:2020-01-13 07:18:24 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

水力发电机组运行中振动产生原因的研究

水力发电机组运行中振动产生原因的研究 水力发电机组是大型工业机组,其自身功率很大,结构 也比较复杂,所需要的技术含量也比较高,在现有科学技术 的支撑下,其自身也有很多不可避免的问题,振动就是其不 可避免的问题。水力发电机组产生振动的原因很多,危险程 度也不一样,只要是在出厂设计范围之内的振动,基本都算 “无害”振动,超出这个范围就算是“有害”振动,本文研 究的就是“有害”振动产生的原因。

摘 要:
水力发电机;
振动;
电磁;
危险;
原因 一、水力发电机组振动的危害体现 水力发电机,因其自身的特点以及工作环境的限制,产 生振动是不可避免的,振动如果实在发电机设计范围之内, 则造成的危害不大,也是发电机正常一定会出现的现象,但 是如果振动超过发电机出厂设计范围,则所带来的危险是比 较大的,如果不进行治理,发电机很可能失去使用价值或者 存在的必要,先就其危害的体现作如下几个分析:
1、会使发电机的各连接部分发生不必要的松动,并使 转动部分与相对静止部分发生不必要的摩擦,甚至出现甚至 扫膛而损坏。

2、会使零部件或者或焊缝机能减弱、形成并扩大裂缝 甚至断裂。

3、尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝。二、机械振动 由于机组机械部分的惯性力、摩擦力及其他力的干扰 造成的振动叫做机械振动。当其频率与发电机或电力系统的 自振频率接近时,将发生共振,引起机组出力大幅度波动,可 能会造成机组从电力系统中解列,下面介绍下机械振动的原 因具体分析如下:
引起机械振动的因素有:转子质量不平衡、机组轴线不 正、导轴承缺陷等特子质量不平衡。由于转子质量不平衡, 转子重心与轴心产生一个偏心距。当主轴旋转时,由于失衡 质量离心惯性力的作用,主轴将产生弯曲变形。轴变形越大, 振动也越严重。在制造时,要进行转于的静平衡、动平衡试 验,使不平衡重量尽可能小,从根本上消除这种振动的原因。

轴线不正:机组轴线不正会引起两种形式的振动,弓状回旋。

三、水轮发电机振动原因分析 1、水力因素 振动的水力因素系指振动中的干扰力来自水轮机水力 部分的动水压力。其特征是带有随机性,且当机组处在非设 计工况或过渡工况运行时,因水流状况恶化,机组各部件的 振动亦明显增大。由于单位体积水流的能量取决于水头,所 以机组的振动一般是随水头的降低而减弱,高水头、低负荷 时振动相对而言较为严重。产生振动的水力因素主要有: 卡 门涡列、尾水管低频水压脉动、水力不平衡等。

(1)卡门涡列。恒定流束绕过物体时,在出口边的两侧出现漩涡,形成 旋转方向相反、有规则交错排列的线涡,进而互相干扰、互 相吸引,形成非线型的涡列、俗称卡门涡列当卡门涡列的冲 击频率接近于转动体叶片的固有频率时,将产生共振,并拌 有较强的且频率比较单一的噪声和金属共鸣声。

(2)尾水管低频水压脉动 水轮机在非设计工况下运行时,由于转轮出口处的旋转 水流及脱流旋涡和汽蚀等影响,在尾水管内常引起水压脉动. 尤其是在尾水管内出现大涡带后,涡带以近于固定的频率在 管内转动,引起水流低频压力脉动。当管内水流一经发生,压 力脉动就会激起尾水管壁、转轮、导水机构、蜗壳、压力管 道的振动. (3)水力不平衡 水力不平衡是水力因素中最显著的一点,也是最突出的 一点。水是液态的,其所产生的力也是变化不定的,其对水 利发电机所造成的力就会不平衡,尤其对于发电机中的转轮 来说。水的力大多与其自身的流速有关,但是水的流速不是 很稳定的,不同的季节,不同的时段,其流速也是会有所不 同的,因此其产生的力就相对于发电机组来说就不会太稳定, 从而造成发电机组的转轮等的振动。

2、电磁振动因素 电磁振动是因为其磁力被外界干扰而造成的一种振动。

其是发电机组产生振动的原因之一。造成电磁振动的因素重要有两种,如下所述:
(1)发电机突然短路 发电机组的运作需要一定稳定性来保证,当其突然短路 时,就会造成自身一些部件发生变化,从而产生电磁振动。

发电机突然短路会使定子绕组的端部受到很大的电磁力的 作用。这些力包括定于绕组端部相互间的作用、定子绕组端 部与转子绕组端部相互间的作用力以及定于绕组端部与铁 芯之间的作用力。另外,发电机突然短路还使转子轴受到很 大的电磁力矩作用,所受力矩分为两种:一种是短路电流中 使定子、转子绕组产生电阻损耗的有功电流分量所产生的阻 力矩,另一种是突然短路过度过程中才出现的冲击交变力矩。

这些电磁力及电磁力矩能使发电机组受到剧烈的振动,并给 发电机部件带来危害。

(2)发电机三相不对称运行 发电机运行时,会发生三相不平衡负载,引起三相电流 不平衡。三相不平衡电流会在三相绕组中产生一个正序旋转 磁场和一个负序旋转磁场。当负序磁场对着水力发电机转子 纵轴附近时,因气隙小,磁阻小,磁力线就多,转子和定子 间的作用力就大。当负序磁场对着转子横轴附近时,因气隙 大,磁阻大,磁力线就少,转子与定子间的作用力就小。这 样,负序磁场和转子之间的作用力时大时小,就使力矩变成 两倍于周波数的频率而脉动,造成转子及定子机座的振动。

发电机组产生振动在现有的科学技术之下是不可避免的,所以我们要努力寻找产生振动的原因,并在实际生产之 中努力的尽可能的使其振动控制在一定的范围之内,最好是 在出厂设计范围之内,这样才能创造出最大的价值,保证水 力发电站正常运行。发电机组是水力发电站重要存在的支撑, 必须切实有效的对其振动原因进行分析,并作出相应的控制, 最大化的创造出相应的社会产能,这样保证我国的社会主义 经济建设。

参考文献:
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