水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)原因

水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)緣由格外簡(jiǎn)單，主要有水力、機(jī)械、電氣等三大方面的緣由。例如，可以集中至整個(gè)管路系統(tǒng)，從而引起水力共振，其頻率通常為轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)頻率的0．2～3倍。析成功與否的關(guān)鍵，其目的是提取設(shè)備中的振動(dòng)特征信息，為準(zhǔn)確分析振動(dòng)緣由供給依據(jù)。隨著電力行業(yè)對(duì)水力機(jī)械設(shè)備安全而傳統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)已滿足不了對(duì)微弱振動(dòng)特征信息的提取及非平穩(wěn)信號(hào)特征提取的要求，而基于虛擬儀器的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為振動(dòng)分析中這些難題的解決供給了友好的平臺(tái)。從振動(dòng)發(fā)生的狀況看，有的是水輪機(jī)本身的水力特性打算的，有的是由一些偶然因素作用加工、安裝或參數(shù)協(xié)作不當(dāng)也會(huì)引起發(fā)電機(jī)的電磁振動(dòng)。環(huán)節(jié)所引起。常規(guī)狀況下，機(jī)組有四大振動(dòng)部件：上機(jī)架、下機(jī)架、頂蓋、轉(zhuǎn)動(dòng)局部。特別狀況下還有其它部件，如定子鐵心等。機(jī)械振動(dòng)、電磁振動(dòng)和水力振動(dòng)三大類。機(jī)械振動(dòng)械因素有：轉(zhuǎn)子重量不平衡，機(jī)組軸線不正，導(dǎo)軸承缺陷等。機(jī)械振動(dòng)主要有：大軸在法蘭處對(duì)中不良，連接不緊或固定件松動(dòng)而造成大軸有折線，頻或轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)，不平衡力一般為徑向或水平方向。電磁振動(dòng)從而產(chǎn)生振動(dòng)；定子鐵芯松動(dòng)引起100Hz的極頻振動(dòng)。水力振動(dòng)水力因素會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)、擺度增大，振頻隨振源的變化而不同，如渦帶偏心振頻為1／2-1／6轉(zhuǎn)頻；卡門旋渦振頻與葉片出水邊相對(duì)流速、出水邊厚度有關(guān)，汽蝕振頻為高頻等動(dòng)；蝸殼、導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪水流不均勻引起的振動(dòng)；壓力管道中水力振動(dòng)；狹縫射流、空腔汽蝕同的特征表現(xiàn)。這些特征除了與振幅、振頻有關(guān)外，還與機(jī)組負(fù)荷、勵(lì)磁電流、水頭等因素有關(guān)。為水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題爭(zhēng)論和處理的便利，習(xí)慣上把振動(dòng)問題按以下方式分類。常規(guī)振動(dòng)主要有兩個(gè)：尾水管渦帶壓力脈動(dòng)和水力不平衡。特別振動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組中特別振動(dòng)主要指下述幾種狀況：??共振：它可能消滅在機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)局部、葉片、水體、定子鐵心等處。??組振動(dòng)問題。水體共振及其引起的機(jī)組猛烈振動(dòng)：流道中，任何局部的水體都可能發(fā)生共振。特別振動(dòng)一般為幾種緣由疊加的結(jié)果。水輪發(fā)電機(jī)組振源尾水管內(nèi)低頻渦帶是水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口水流具有肯定的圓周分速度。混流式水輪機(jī)在局部負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)輪出口產(chǎn)生強(qiáng)制旋渦。由于旋渦內(nèi)部壓力低，假設(shè)汽蝕系數(shù)很小時(shí)，則強(qiáng)制渦核便產(chǎn)生空腔汽蝕現(xiàn)象，即在旋渦中心形成空腔。中心局部的汽蝕空腔做周期的偏心運(yùn)動(dòng)，從而引起壓力脈動(dòng)現(xiàn)象。螺旋形渦帶在尾水管中旋轉(zhuǎn)的頻率，也就是渦帶壓力脈動(dòng)頻率，在整個(gè)尾水管中各處都是一樣的。尾水管接近轉(zhuǎn)頻的脈動(dòng)開度下始終存在著，在肯定的單位轉(zhuǎn)速下，頻率根本肯定。在發(fā)．生低頻渦帶范圍內(nèi)，由于格外相像。水輪機(jī)水封間隙不等產(chǎn)生的水力不平衡力裝不準(zhǔn)確，或者轉(zhuǎn)輪質(zhì)量的動(dòng)、靜態(tài)不平衡，都會(huì)引起在運(yùn)行中水封間隙不均勻。另外，由于導(dǎo)軸承間隙不當(dāng)，大軸弓狀盤旋振動(dòng)等，都會(huì)使上、下水封間隙偏斜。蝸殼、導(dǎo)水葉和轉(zhuǎn)輪水流不均勻引起的振動(dòng)此間隙中已調(diào)整得比較均勻了，故影響較小。水輪機(jī)葉片和導(dǎo)葉的振源之一是葉片出口形成了卡門渦列。壓力管道中水力振動(dòng)水電站正常運(yùn)行時(shí)，壓力管道兩端為開口，水體有自振。水輪機(jī)過流部件的水流脈動(dòng)，組產(chǎn)生或加劇振動(dòng)。機(jī)械缺陷引起的振動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)部件和支承構(gòu)造都是按軸對(duì)稱布置力一般為徑向或水平方向。機(jī)械不平衡現(xiàn)象是較普遍存在的，尤其高水頭和高轉(zhuǎn)速的機(jī)組的不平衡問題更顯得突出，構(gòu)成機(jī)組的主要振源之一。機(jī)組的電磁振動(dòng)瓣定子合縫間隙大，比較多見；定子分?jǐn)?shù)槽次諧波磁勢(shì)，振動(dòng)幅值隨負(fù)載電流增大而增大；定子并聯(lián)支路內(nèi)環(huán)流產(chǎn)生的磁勢(shì)；負(fù)序電流引起的反轉(zhuǎn)磁勢(shì)(5號(hào)機(jī))；定子不圓、機(jī)座合縫不好。機(jī)械構(gòu)造660Hz2-3mm也是由于導(dǎo)軸承間隙影響大。磁極鍵的設(shè)計(jì)、加工、安裝問題：例如貴州東風(fēng)電廠的機(jī)組振動(dòng)問題就是由此引起。轉(zhuǎn)子不平衡在轉(zhuǎn)動(dòng)局部上。不平衡的頻率肯定是轉(zhuǎn)速頻率。水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障特征總結(jié)常見的水輪發(fā)電機(jī)組特征頻率有機(jī)組頻率(轉(zhuǎn)頻)、轉(zhuǎn)輪葉片頻率(轉(zhuǎn)頻倍數(shù))、尾水管渦帶頻率(1／3—1／5轉(zhuǎn)頻)、電磁激振頻率(50HZ，100HZ)等從機(jī)組的振動(dòng)特征來判別水輪發(fā)電機(jī)組的故障緣由及其部位手，通過一系列的測(cè)試手段，獵取機(jī)組測(cè)試數(shù)據(jù)，提取機(jī)組特征參數(shù)，經(jīng)過分析診斷，確定機(jī)組的振源，找到機(jī)組的故障部位，為機(jī)組檢修供給牢靠的技術(shù)保證。振動(dòng)信號(hào)的分析與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)時(shí)域分析計(jì)算機(jī)將該信號(hào)按時(shí)間的關(guān)系繪制出來函數(shù)曲線，在采樣頻率較高的狀況下，這種近似是比較真實(shí)的反映時(shí)域連續(xù)信號(hào)的。字表達(dá)就越準(zhǔn)確。采樣率必需保證肯定的數(shù)值，假設(shè)太低，則準(zhǔn)確度就很差。下面的圖41表示了采樣率對(duì)精度的影響。41采樣率對(duì)精度的影響所謂信號(hào)的時(shí)域分析就是求取信號(hào)在時(shí)域中的特征參數(shù)(如峰值、均值、方差、均方值等)及信號(hào)波形在不同時(shí)刻的相像性和關(guān)聯(lián)性(如自相關(guān)函數(shù)、相互關(guān)函數(shù))。頻域分析在動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)中往往需要將時(shí)間域信號(hào)變換到頻率域上加以分析有幅值譜、功率譜、倒譜等。窗函數(shù)、聯(lián)合時(shí)頻分析軸心軌跡軸心軌跡就是將轉(zhuǎn)子在軸承中的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況以二維軌跡形式表示出來況，必需在轉(zhuǎn)子截面上同時(shí)安裝兩個(gè)互成90度夾角的渦流傳感器。依據(jù)軸心軌跡圖