水力机组地振动分析报告材料.doc

1、水力机组的振动分析根据干扰力的不同形式，机组振动可分为机械振动、水力振动和电磁 振动三类。一、机械因素引起的振动机械振动的干扰力源是机组的机械部分，主要有以下几个方面：1、转子的弓状回旋和共振当转子失衡时，由于离心力的作用，将使转子产生所谓“弓状回旋” 随着转动角速度的升高，挠度也相应增大，当角速度接近临界转速时，挠 度剧烈增大生产共振。在转速下降时，振动又下降。所以一般大、中型水 力机组在设计时都保证机组的临界转速在于可能的最大飞逸速 20%，以 避免共振，对于高速的小型机组则有可能出现共振现象。2、机组转子的振摆转子的振摆主要在推力轴承处产生，其产生的原因是机组转子总轴向 力Pa不通过推力

2、轴承中心，使推力轴承生产产均衡变形。由于总轴向力Pa （主要是轴向水推力）不通过推力轴承中心，就生 产一个偏心力矩，使推力轴承各支柱受力不均匀，随着转子的旋转，偏心 矩也同时旋转。每个支柱的受呼是脉动力，其脉动频率与转速频率相同， 从而产生推力轴承各支柱的的轴向振动，转子也就随之生产振摆。3、转轴抖动在运行中，使机组发生故障的一种干摩擦情况，就是所谓转轴“抖动” 这种情况是由于导轴承间隙过大而润滑又不足所引起的。综上所述，产生机械振动的主要原因有： 机组转动部分的动不平衡或静不平衡； 机组轴线由于折弯而生产的倾斜； 由于找正不正确，轴被轴承夹紧； 在迷宫环中发生碰擦； 导轴承总间隙大于允许值，

3、轴瓦过大的间隙安装在轴承体中； 橡胶轴承的橡胶瓦弹性变形过大。 机组转速接近临界转速。二、振动的水力因素1、卡门涡列流体流过一个圆柱形物体（或一般的不良绕流体）时，在物体后面就 会沿着两条互相平行的直线产生一系列相隔一定的单涡，这一系列单涡称 之为卡门涡列。各个单涡以相向旋转的形式交替在物体两后侧释放出来； 在圆柱体上引起垂直于流线的交变侧向力，因而使圆柱生产同期性的振 动。生产了作用在叶片上的交变作用力，当这些作用力的频率和叶片自振 频率接近时，就引起共振。卡门涡列的振动频率跟水轮机的工况（由W2反映出来）和叶片出水 边厚度有关。机组在一定水头和导叶开度下运行时，其涡振频率有可能与 叶片自振

4、频率相同，此时叶片就会剧烈振动起来而使叶片生产疲劳裂纹。2、狭缝射流在转轮旋转过程中，转轮室壁的某一部分在叶片到达的瞬间处于低 压，而在叶片离去后又处于高压。形成了对转轮室壁相应部位周期性的压 力波动，从而产生振动，导致疲劳破坏，对具有可拆卸段结构的转轮室， 这种破坏的后果更为严重。3、水力不平衡例如：由于转轮加工质量不好、叶片开口和导水叶开度不一致，引起 水流的不对称；转轮上冠、下环的偏心和摆度，引起迷宫环间隙的不对称； 或因为蜗壳设计、安装不好，造成蜗壳来流不对称；或由于流道中有杂物 堵塞，引起转轮来流的不对称等等。4、非最优协助联关系当转叶式水轮机中协联关系不正确时，一方面会引起调整速系

5、统持续 振荡过程，出力、转速发生振荡，转动部分扭矩和大轴变形就会产生波动， 从而使转子产生扭转振动；另一方面，由于水流情况恶化，在水轮机顶盖 上和发电机承重机架上会引起纵向振动。同时，协联关系不正确，转轮叶片就不再具有无撞击进口，水流对叶 片就会产生冲击。5、水轮机在非设计工况下运行时的水力不稳定空腔汽蚀和流动涡带及水流振荡引起的振动，都是水轮机在非设计工 况下运行。特别是在低水头、低负荷运行时容易发生的，它又引起转子及 顶盖、承重机架的纵向振动。三、振动的电磁因素电磁振动主要是由于水轮发电机设计不合理或制造、安装质量不良所 产生的电磁力造成的。按振动频率的不同，电磁振动可分为转频振动和极 频率振动。转频振动的振动频率等于转速频率或它的整数倍。 产生转频振 动的原因有：转子不圆、转子几何中心与旋转中心不一致、主轴弯曲、转 子不平衡