探讨水轮发机电组振动的相关因素

水轮发机电振动缘由分析

21　水力身分
振动的水力身分系指振动中的干扰力来自水轮机水力部门的动水压力。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,因水流状态恶化,机组各部件的振动亦较着增年夜。由于单元体积水流的能量取决于水头,所以机组的振动通常为随水头的下降而削弱,高水头、低负荷时振动相对而言较为严重。发生振动的水力身分主要有:水力不服衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。

211　水力不服衡
具有位能和动能的水畅通流畅过蜗壳的作用形成环流,再经由过程散布平均的固定和勾当导叶平均作用于转轮激起转轮旋转。由于加工和安装误差,使导水叶叶片、流道的外形与尺寸差异较年夜时,作用于转轮的水流失往轴对称时就发生一个不服衡横向力,引发转轮振动,在空载或低负荷运行时振动强烈。
212　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漩涡和汽蚀等影响,在尾水管内常引发水压脉动。尤其是在尾水管内泛起年夜涡带后如图1,涡带以近于固定的频率在管内转动,引发水流低频压力脉动。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。

213　空腔汽蚀
水畅通流畅过水轮机时,其流向、流速随流道改变,在流速增高或脱流部位压力下降到汽化压力时水流中发生汽泡,汽泡进进高压区溃灭时便会泛起汽蚀。汽蚀发生时,在汽蚀部位会发生特殊的噪声和撞击声。空腔汽蚀是流道中因漩涡带引发脱流、负压而酿成的压力交变发生的振动。由空腔汽蚀引发机组的顶盖和推力轴承泛起剧烈的垂直振动,它比横向振动的风险更年夜。
214　卡门涡列
恒定流束绕过物体时,在出口边的两侧泛起漩涡,形成旋转标的目的相反、有划定规矩交织排列的线涡,进而相互干扰、相互吸引,形成非线型的涡列、俗称卡门涡列如图2。当卡门涡列的冲击频率接近于转动体叶片的固有频率时,将发生共振,并拌有较强的且频率比力单一的噪声和金属共识声。

215　间隙射流
在轴流式水轮机中,叶片和转轮室间隙处由于正后背压差的存在,会形成一股射流,其速度很高。由于转轮的旋转,对转轮室某一部位来说,交替的泛起瞬时压力升高和下降,形成周期性的压力脉动。这类压力脉动会引发转轮室振动,如图3。
22　机械身分
振动的机械身分系指振动中的干扰力来自机械部门的惯性力、磨擦力及其它力。其特征是振动频率等于机组的转动频率或整倍数的机组转动频率。引发振动的机械身分主要有:转子质量不服衡;机组轴线不正;导轴承缺陷等。
221　转子质量不服衡
由于转子质量不服衡,转子重心Ｓ对轴心Ｏ1,发生一个偏心距ｅ如图4ａ所示。当轴以角速度旋转时,由于失衡质量离心惯性力的作用,轴将发生弓状盘旋,其中心Ｏ1获得挠度ｙ,如图4ｂ所示。Ｏ1绕Ｏ作圆周轴运动,回转半径Ｙ就是振幅,这类振动也叫振摆。其特征是:振幅是随转速度变化而变化的。用公式暗示为Ｙ=ｆ(ω),ω升高,Ｙ增年夜;反之ω下降,Ｙ减小。

222　机组轴线不正
在旋起色械中最理想的是机组中心、旋转中心及轴线三者重合,其状态如图5ａ,最不理想的是机组中心、旋转中心与轴线不重合的状态,如图5ｃ。介于两者之间的是旋转中心与机组中心重合,　　机组轴线不正的主要浮现形式是轴线与推力头底平面不垂直和轴线在法兰连系面处曲折,如图6所示,由于轴线倾斜和曲折,使机组转子的总轴向力Ｐａ欠亨过推力轴承中心,就发生一个偏心力矩。随着转子的旋转,偏心力矩也同时旋转,使各支柱螺栓的受力是脉动力,其脉动频率与转速频率不异,从而发生推力轴承各支柱螺栓的轴向振动,转子也就随之发生振摆。轴线不正,也是引发径向振动的缘由之上。

223　轴承缺陷
当导轴松动,或间隙过年夜润滑又不良,或轴承与固定止漏环分歧心等城市发生干磨擦,引发机组的横向振动。

2.3　电磁身分
振动的电磁身分系指振动中的干扰力来自觉机电电气部门的电磁力。其特征是振动随励磁电流的增年夜而增年夜。引发电磁振动的主要身分有转子绕组短路、空气间隙不平均等。

231　转子绕组短路
当一个磁极因短路而引发磁动势减小时,和它相对应的阿谁磁极的磁动势并没有变,因而泛起一个跟转子一起旋转的辐向不服衡磁拉力,引发转子振动。这类振动的年夜小取决于失往作用的线圈匝数。其振动的振幅与励磁电流有关,用公式暗示为Ｙ=ｆ(Ａ),励磁电流Ａ增加,振幅Ｙ增年夜。当往失落励磁,振动立即消失。所以很容易把这类振动和其它缘由发生的振动区分隔来。

232　空气间隙不平均
当发机电转子不圆或有摆度时,空气间隙就会不平均,从而发生单边的不服衡磁拉力,随着转子的旋转而引发空气间隙周期性变化,单边不服衡磁拉力沿着圆周作周期性移动,引发机组振动。

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