第七讲__水力机组的振动与平衡

1、第第7 7讲讲水水力力机机组组的的振振动动和和平平衡衡 本章内容本章内容水轮发电机组安装与检修水轮发电机组安装与检修水轮机转轮静平衡水轮机转轮静平衡机组振动的分析方法机组振动的分析方法机组振动的原因和危害机组振动的原因和危害发电机转子的动平衡发电机转子的动平衡第一节第一节 机组振动的原因和危害机组振动的原因和危害v机组振动的现象和危害机组振动的现象和危害 机组振动的现象机组振动的现象 X轴向振动轴向振动，也称为纵向振动。立式机组表，也称为纵向振动。立式机组表现为上下跳动；卧式机组表现为前后串动。现为上下跳动；卧式机组表现为前后串动。X径向振动径向振动，也称横向振动。表现为在垂直，也称横向振动。

2、表现为在垂直于轴线的方向上摇摆。于轴线的方向上摇摆。X绕轴线的扭转振动绕轴线的扭转振动，表现为旋转不均匀、，表现为旋转不均匀、机组角速度周期性地加大和减小。机组角速度周期性地加大和减小。振动的影响及危害振动的影响及危害X机组的转动部分和轴承受周期性交变力机组的转动部分和轴承受周期性交变力的作用，造成螺栓松动、焊缝开裂，甚至的作用，造成螺栓松动、焊缝开裂，甚至使主轴因材料疲劳而损坏。使主轴因材料疲劳而损坏。X 机组固定部分的轴承、机架、地脚螺栓、机组固定部分的轴承、机架、地脚螺栓、连接螺栓等会因振动而变形、松动。连接螺栓等会因振动而变形、松动。X 机组输出的频率和波形会因振动而变化，机组输出的频

3、率和波形会因振动而变化，降低供电的质量。降低供电的质量。X 严重的振动还会破坏机组运行的稳定性，严重的振动还会破坏机组运行的稳定性，致使机组无法运行。致使机组无法运行。v引起机组振动的原因引起机组振动的原因水力原因水力原因 水轮机是机组转动的动力来源，它工作不水轮机是机组转动的动力来源，它工作不稳定必然影响整个机组。水轮机及通过的稳定必然影响整个机组。水轮机及通过的水流方面，常见的主要问题有：水流方面，常见的主要问题有： X转轮四周水力不平衡。转轮四周水力不平衡。 X反击型水轮机发生空腔空蚀。反击型水轮机发生空腔空蚀。 X导叶或轮叶产生不稳定的涡流。导叶或轮叶产生不稳定的涡流。 X高水头长输水

4、管道的机组，在负荷变化时可能高水头长输水管道的机组，在负荷变化时可能因水锤现象而造成振动。因水锤现象而造成振动。 电气原因电气原因X发电机气隙不均匀发电机气隙不均匀X励磁系统工作不稳定励磁系统工作不稳定X三相负荷不平衡三相负荷不平衡X电力系统发生波动电力系统发生波动机械原因机械原因 X转动部分静不平衡转动部分静不平衡X转动部分动不平衡转动部分动不平衡X机组轴线缺陷机组轴线缺陷X轴承缺陷轴承缺陷 X调速器调试不良调速器调试不良 v为找出机组发生振动的主要原因并加以消为找出机组发生振动的主要原因并加以消除，通常可由以下几方面着手进行分析：除，通常可由以下几方面着手进行分析：测量和分析振动的频率测量

5、和分析振动的频率X振动的频率应该用测振仪测量，但须在不振动的频率应该用测振仪测量，但须在不同部位和不同方向上测量，以求全面掌握同部位和不同方向上测量，以求全面掌握机组的振动情况。机组的振动情况。 掌握振幅与机组运行参数的关系掌握振幅与机组运行参数的关系X机组振动的幅度，尤其振动严重部位的振机组振动的幅度，尤其振动严重部位的振幅，往往随某些运行参数变化。幅，往往随某些运行参数变化。 要在试验中查找和消除主要的振动原因要在试验中查找和消除主要的振动原因 第二节第二节 机组振动的分析方法机组振动的分析方法v转动部分的重心不在其轴线上，是转动部分的重心不在其轴线上，是机械振动中最常见也是最主要的原机械

6、振动中最常见也是最主要的原因之一。因之一。v影响转动部分静平衡的主要部件有影响转动部分静平衡的主要部件有两个：一是发电机转子，尤其是叠两个：一是发电机转子，尤其是叠片而成的磁扼，以及挂装在磁扼上片而成的磁扼，以及挂装在磁扼上的磁极；另一个是水轮机的转轮。的磁极；另一个是水轮机的转轮。 第三节第三节 水轮机转轮静平衡水轮机转轮静平衡发电机转子的静平衡除容量很小的以外，发电机转子的静平衡除容量很小的以外，发电机的转子都是尺寸很大、重量很重的，发电机的转子都是尺寸很大、重量很重的，其静平衡无法用试验的方法检查调整，只其静平衡无法用试验的方法检查调整，只能依靠组装的工艺过程来实现。能依靠组装的工艺过程

7、来实现。 水轮机转轮的静平衡只能通过试验来检水轮机转轮的静平衡只能通过试验来检查和实现。尺寸及重量较大的大中型转轮查和实现。尺寸及重量较大的大中型转轮则只能用立式的试验台进行静平衡。则只能用立式的试验台进行静平衡。 转轮静平衡立式试验台转轮静平衡立式试验台1转轮转轮 2加配重处加配重处 3压盖压盖 4螺母螺母 5螺杆螺杆 6托架托架 7定心板定心板 8平衡板平衡板 9平衡球平衡球 10底板底板 11底座底座 12千斤顶千斤顶图为东方电机生产制造的首台三峡右岸图为东方电机生产制造的首台三峡右岸电站水轮机转轮在厂内做静平衡试验电站水轮机转轮在厂内做静平衡试验 第三节第三节 发电机转子的动平衡发电机

8、转子的动平衡转子质量不平衡是机组振动的主要原因之一转子质量不平衡是机组振动的主要原因之一v动平衡试验：动平衡试验：发电机转子在额定转发电机转子在额定转速下旋转时进行的试验。即人为地改速下旋转时进行的试验。即人为地改变转子不平衡性，测量机组振动的变变转子不平衡性，测量机组振动的变化，从而计算出转子存在的质量不平化，从而计算出转子存在的质量不平衡，用平衡配重的方法使转子重心趋衡，用平衡配重的方法使转子重心趋于旋转中心，减小转子旋转时所产生于旋转中心，减小转子旋转时所产生的不平衡离心力和离心力偶，从而减的不平衡离心力和离心力偶，从而减小质量不平衡引起的振动。小质量不平衡引起的振动。v 转动部分的动不

9、平衡只在转动时才转动部分的动不平衡只在转动时才表现出来，也就只能用试验的方法表现出来，也就只能用试验的方法去检查并通过试验进行纠正。去检查并通过试验进行纠正。v水轮发电机组的动平衡试验比较复水轮发电机组的动平衡试验比较复杂，必须用高精度的测振仪等设备，杂，必须用高精度的测振仪等设备，且要在机组稳定于额定转速下旋转且要在机组稳定于额定转速下旋转时反复进行测试。时反复进行测试。v试验的假定试验的假定 转动部分动不平衡是由于存在某个不平衡重转动部分动不平衡是由于存在某个不平衡重量引起的。量引起的。动不平衡引起的振动幅度与存在的不平衡重动不平衡引起的振动幅度与存在的不平衡重量成正比。量成正比。如果存在两个如果存在两个(或更多或更多)不平衡重量，则总的不平衡重量，则总的振幅是各个不平衡重量引起振幅的矢量和。振幅是各个不平衡重量引起振幅的矢量和。v试验的基本方法试验的基本方法 试加配重法试加配重法(求配重的大小与固定方位求配重的大小与固定方位)X三次试加重