第七講__水力機組的振動和平衡

1、第第 7 7 講講 水水 力力 機機 組組 的的 振振 動動 和和 平平 衡衡 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 水輪發(fā)電機組安裝與檢修水輪發(fā)電機組安裝與檢修 水輪機轉(zhuǎn)輪靜平衡水輪機轉(zhuǎn)輪靜平衡 機組振動的分析方法機組振動的分析方法 機組振動的原因和危害機組振動的原因和危害 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的動平衡發(fā)電機轉(zhuǎn)子的動平衡 第一節(jié)第一節(jié) 機組振動的原因和危害機組振動的原因和危害 v機組振動的現(xiàn)象和危害機組振動的現(xiàn)象和危害 機組振動的現(xiàn)象機組振動的現(xiàn)象 X軸向振動軸向振動，也稱為縱向振動。立式機組表，也稱為縱向振動。立式機組表 現(xiàn)為上下跳動；臥式機組表現(xiàn)為前后串動。現(xiàn)為上下跳動；臥式機組表現(xiàn)為前后串動。 X徑向振動徑向振動，

2、也稱橫向振動。表現(xiàn)為在垂直，也稱橫向振動。表現(xiàn)為在垂直 于軸線的方向上搖擺。于軸線的方向上搖擺。 X繞軸線的扭轉(zhuǎn)振動繞軸線的扭轉(zhuǎn)振動，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)不均勻、，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)不均勻、 機組角速度周期性地加大和減小。機組角速度周期性地加大和減小。 振動的影響及危害振動的影響及危害 X機組的轉(zhuǎn)動部分和軸承受周期性交變力機組的轉(zhuǎn)動部分和軸承受周期性交變力 的作用，造成螺栓松動、焊縫開裂，甚至的作用，造成螺栓松動、焊縫開裂，甚至 使主軸因材料疲勞而損壞。使主軸因材料疲勞而損壞。 X 機組固定部分的軸承、機架、地腳螺栓、機組固定部分的軸承、機架、地腳螺栓、 連接螺栓等會因振動而變形、松動。連接螺栓等會因振動而變形

3、、松動。 X 機組輸出的頻率和波形會因振動而變化，機組輸出的頻率和波形會因振動而變化， 降低供電的質(zhì)量。降低供電的質(zhì)量。 X 嚴重的振動還會破壞機組運行的穩(wěn)定性，嚴重的振動還會破壞機組運行的穩(wěn)定性， 致使機組無法運行。致使機組無法運行。 v引起機組振動的原因引起機組振動的原因 水力原因水力原因 水輪機是機組轉(zhuǎn)動的動力來源，它工作不水輪機是機組轉(zhuǎn)動的動力來源，它工作不 穩(wěn)定必然影響整個機組。水輪機及通過的穩(wěn)定必然影響整個機組。水輪機及通過的 水流方面，常見的主要問題有：水流方面，常見的主要問題有： X轉(zhuǎn)輪四周水力不平衡。轉(zhuǎn)輪四周水力不平衡。 X反擊型水輪機發(fā)生空腔空蝕。反擊型水輪機發(fā)生空腔空蝕。

4、 X導葉或輪葉產(chǎn)生不穩(wěn)定的渦流。導葉或輪葉產(chǎn)生不穩(wěn)定的渦流。 X高水頭長輸水管道的機組，在負荷變化時可能高水頭長輸水管道的機組，在負荷變化時可能 因水錘現(xiàn)象而造成振動。因水錘現(xiàn)象而造成振動。 電氣原因電氣原因 X發(fā)電機氣隙不均勻發(fā)電機氣隙不均勻 X勵磁系統(tǒng)工作不穩(wěn)定勵磁系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 X三相負荷不平衡三相負荷不平衡 X電力系統(tǒng)發(fā)生波動電力系統(tǒng)發(fā)生波動 機械原因機械原因 X轉(zhuǎn)動部分靜不平衡轉(zhuǎn)動部分靜不平衡 X轉(zhuǎn)動部分動不平衡轉(zhuǎn)動部分動不平衡 X機組軸線缺陷機組軸線缺陷 X軸承缺陷軸承缺陷 X調(diào)速器調(diào)試不良調(diào)速器調(diào)試不良 v為找出機組發(fā)生振動的主要原因并加以消為找出機組發(fā)生振動的主要原因并加以消

5、除，通常可由以下幾方面著手進行分析：除，通常可由以下幾方面著手進行分析： 測量和分析振動的頻率測量和分析振動的頻率 X振動的頻率應(yīng)該用測振儀測量，但須在不振動的頻率應(yīng)該用測振儀測量，但須在不 同部位和不同方向上測量，以求全面掌握同部位和不同方向上測量，以求全面掌握 機組的振動情況。機組的振動情況。 掌握振幅與機組運行參數(shù)的關(guān)系掌握振幅與機組運行參數(shù)的關(guān)系 X機組振動的幅度，尤其振動嚴重部位的振機組振動的幅度，尤其振動嚴重部位的振 幅，往往隨某些運行參數(shù)變化。幅，往往隨某些運行參數(shù)變化。 要在試驗中查找和消除主要的振動原因要在試驗中查找和消除主要的振動原因 第二節(jié)第二節(jié) 機組振動的分析方法機組振

6、動的分析方法 v轉(zhuǎn)動部分的重心不在其軸線上，是轉(zhuǎn)動部分的重心不在其軸線上，是 機械振動中最常見也是最主要的原機械振動中最常見也是最主要的原 因之一。因之一。 v影響轉(zhuǎn)動部分靜平衡的主要部件有影響轉(zhuǎn)動部分靜平衡的主要部件有 兩個：一是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，尤其是疊兩個：一是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，尤其是疊 片而成的磁扼，以及掛裝在磁扼上片而成的磁扼，以及掛裝在磁扼上 的磁極；另一個是水輪機的轉(zhuǎn)輪。的磁極；另一個是水輪機的轉(zhuǎn)輪。 第三節(jié)第三節(jié) 水輪機轉(zhuǎn)輪靜平衡水輪機轉(zhuǎn)輪靜平衡 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的靜平衡除容量很小的以外，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的靜平衡除容量很小的以外， 發(fā)電機的轉(zhuǎn)子都是尺寸很大、重量很重的，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子都是尺寸很大、重量很

7、重的， 其靜平衡無法用試驗的方法檢查調(diào)整，只其靜平衡無法用試驗的方法檢查調(diào)整，只 能依靠組裝的工藝過程來實現(xiàn)。能依靠組裝的工藝過程來實現(xiàn)。 水輪機轉(zhuǎn)輪的靜平衡只能通過試驗來檢水輪機轉(zhuǎn)輪的靜平衡只能通過試驗來檢 查和實現(xiàn)。尺寸及重量較大的大中型轉(zhuǎn)輪查和實現(xiàn)。尺寸及重量較大的大中型轉(zhuǎn)輪 則只能用立式的試驗臺進行靜平衡。則只能用立式的試驗臺進行靜平衡。 轉(zhuǎn)輪靜平衡立式試驗臺轉(zhuǎn)輪靜平衡立式試驗臺 1轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 2加配重處加配重處 3壓蓋壓蓋 4螺母螺母 5螺桿螺桿 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 12千斤頂千斤頂 圖為東方電機生產(chǎn)制造的首臺三峽右

8、岸圖為東方電機生產(chǎn)制造的首臺三峽右岸 電站水輪機轉(zhuǎn)輪在廠內(nèi)做靜平衡試驗電站水輪機轉(zhuǎn)輪在廠內(nèi)做靜平衡試驗 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的動平衡發(fā)電機轉(zhuǎn)子的動平衡 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是機組振動的主要原因之一轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是機組振動的主要原因之一 v動平衡試驗：動平衡試驗：發(fā)電機轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn) 速下旋轉(zhuǎn)時進行的試驗。即人為地改速下旋轉(zhuǎn)時進行的試驗。即人為地改 變轉(zhuǎn)子不平衡性，測量機組振動的變變轉(zhuǎn)子不平衡性，測量機組振動的變 化，從而計算出轉(zhuǎn)子存在的質(zhì)量不平化，從而計算出轉(zhuǎn)子存在的質(zhì)量不平 衡，用平衡配重的方法使轉(zhuǎn)子重心趨衡，用平衡配重的方法使轉(zhuǎn)子重心趨 于旋轉(zhuǎn)中心，減小轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生于旋轉(zhuǎn)

9、中心，減小轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生 的不平衡離心力和離心力偶，從而減的不平衡離心力和離心力偶，從而減 小質(zhì)量不平衡引起的振動。小質(zhì)量不平衡引起的振動。 v 轉(zhuǎn)動部分的動不平衡只在轉(zhuǎn)動時才轉(zhuǎn)動部分的動不平衡只在轉(zhuǎn)動時才 表現(xiàn)出來，也就只能用試驗的方法表現(xiàn)出來，也就只能用試驗的方法 去檢查并通過試驗進行糾正。去檢查并通過試驗進行糾正。 v水輪發(fā)電機組的動平衡試驗比較復(fù)水輪發(fā)電機組的動平衡試驗比較復(fù) 雜，必須用高精度的測振儀等設(shè)備，雜，必須用高精度的測振儀等設(shè)備， 且要在機組穩(wěn)定于額定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)且要在機組穩(wěn)定于額定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn) 時反復(fù)進行測試。時反復(fù)進行測試。 v試驗的假定試驗的假定 轉(zhuǎn)動部分動不平衡是由于存在某個不平衡重轉(zhuǎn)動部分動不平衡是由于存在某個不平衡重 量引起的。量引起的。 動不平衡引起的振動幅度與存在的不平衡重動不平衡引起的振動幅度與存在的不平衡重 量成正比。量成正比。 如果存在兩個如果存在兩個(或更多或更多)不平衡重量，則總的不平衡重量，則總的 振幅是各個不平衡重量引起振幅的矢量和。振幅是各個不平衡重量引起振幅的矢量和。 v試驗的基本方法試驗的基本方法 試加配重法試加配重法(求配重的大小與固定方位求配重的大小與固定方位) X三次試加重