乐昌峡水电厂2号机组振动故障分析与处理

针对乐昌峡水电厂2号机组在启动试运行期间振动摆度较大的问题,分析了机组振动摆度大的原因,采用影响系数法对机组进行了动平衡配重试验,有效的消除了机组存在的机械及电磁不平衡力,稳定性试验结果表明机组在带负荷工况下运行良好,各部位振动和摆度均降到了理想的水平。     

长潭水电厂3号机组振动故障分析与动平衡处理

针对长潭水电厂3号机组下导摆度异常偏大的问题,分析了导致机组振动故障的原因,试验发现主要是由于发电机存在明显的机械不平衡力及由于机械原因导致的轻微电磁不平衡力而产生的影响。为保证机组的安全运行,采用幅相影响系数法进行现场动平衡试验,有效地降低了机械不平衡力及电磁不平衡力的影响,使机组下导摆度及下机架振动值等各项技术指标降低至理想水平,并通过稳定性试验验证了机组在带负荷工况下运行稳良好,振动、摆度均大大优于国标要求,从而确保机组长期安全稳定运行。     

基于原型振动测试的水轮机顶盖螺栓疲劳分析

以国内一大型高水头水电站为例,对水轮机顶盖振动展开变负荷稳定工况、开停机工况以及甩负荷极端工况下的原型测试和分析;建立顶盖及螺栓的有限元模型,结合实测振动数据与有限元动力分析,反演了顶盖水压脉动荷载;运用线性疲劳累积损伤理论和雨流计数法,结合机组一年内的实际运行方式,分别进行了年正常运行工况和甩负荷极端工况下顶盖螺栓的疲劳分析.计算结果表明:100 MW稳定负荷工况时顶盖水压脉动荷载双幅值约为19.3 m水头,为机组额定出力工况(600 MW)的5.6倍;同一工况下顶盖螺栓的破坏循环次数随存活率增大而出现较大程度降低,100 MW稳定负荷工况下存活率由95%增大至99%时,顶盖螺栓的破坏循环次数则由6.488×10⁷次降低到2.415×10⁷次,降幅为62.8%;考虑99%的存活率标准,甩负荷工况下的顶盖螺栓破坏循环次数为7.494×10⁵次,仅为各稳定工况下螺栓疲劳寿命的3%~5%.     

水轮机组振动故障诊断和试验研究

振动故障严重影响水轮机组的正常运行和发电效益,要清除振动故障,必须认清振动的原因,找准振源。从机械、水力、电气等三个方面分析了引起水轮机组振动的主要原因及特征。介绍了转速、励磁和负荷试验在水轮机振动故障诊断中的应用,通过分析某电站现场振动试验中各部位振动及水压脉动的幅值随机组运行工况变化的规律,找出了引起该机组振动的原因和处理方法,具体说明了试验法在水轮机组振动故障诊断和处理中的应用。     

红岩水电站机组异常振动的处理

国电集团红岩二级水电站装有二台混流式水轮发电机机组,投运后的机组在部分负荷至额定负荷时,主轴、机架均有很大的摆度和振动,并且诱发了厂房和水工建筑物的振动,导轴承温度也无法稳定,厂房发电机层的噪声值达到95dB（A）。通过对水电站机组进行的检测试验,并根据试验的结果,找出了引起机组、厂房振动的原因是因为发电机转子存在明显的动不平衡导致的共振所致,通过分析机组发电机转子的结构,进行平衡处理,对机组重新盘车调整,解决了机组振动、轴承温度高等问题。     

灯泡贯流式水轮机甩负荷过渡过程仿真分析

我国较多的中小水电站都采用了灯泡贯流式机组的型式，这类机组具有水流惯性时间常数大、机组惯性时间常数小以及导桨叶双调节的特点，甩负荷过程中导桨叶处于非协联状态，特性更复杂，控制难度更大。特别是对于很多中小水电机组，汛期常因雷击造成机组甩负荷，需要较快的稳定带厂用电运行，给甩负荷过渡过程的控制提出了更高要求。建立了灯泡贯流式水轮机甩负荷过渡过程非线性模型，采用定桨特性曲线模拟水轮机特性，采用特征线法求解有压非恒定流方程，引入了调速器方程，实现了对甩负荷过渡过程的精确仿真。对实际灯泡贯流式机组甩负荷过渡过程进行了仿真计算：最大水头下机组最大转速上升值大于额定水头下机组最大转速上升值；最大水头下导叶前压力最大值大于额定水头下导叶前压力最大值；额定水头下尾水管进口最小压力值小于最大水头下尾水管进口最小压力值；额定水头下机组转速控制的超调量更大；各工况下在甩负荷初始阶段均出现明显的负水锤特征；甩75%额定负荷下机组转速最大值大于甩100%额定负荷下的值；甩75%额定负荷下导叶前最大压力值与甩100%额定负荷下的接近；甩100%额定负荷下尾水管进口最小压力值最小。通过本文的研究表明：对于灯泡贯流式水...     

基于无水启动试验数据计算水泵轴系特征参数

将立式水泵机组轴系结构简化为三支承二圆盘的集中参数模型,建立了电动机转子和水泵转轮形心轨迹的运动方程,进而获得稳态下形心轨迹的解析表达式.利用水泵机组无水启动试验的特殊性和近似处理,给出了电动机转子和水泵转轮固有频率和阻尼比的计算方法.以某泵站无水启动的轴系摆度实测数据为例,根据轴系几何结构拟合轴系摆度形态,结合多转速下的测试数据,采用多项式拟合方法获得转子和转轮摆度数据.利用拟合得到的转子和转轮摆度数据计算水泵机组轴系特征参数,并对计算中的相关问题进行了分析说明.采用文中所提出的方法,可计算得到水泵转轮和电动机转子的固有频率转速、阻尼比和质量偏心等振动特征参数,且计算结果具有一定的数值稳定性.由于采用实测数据进行计算,所获得的振动特征参数包含了安装、调试等不确定性因素的影响,对于已安装运行的水泵机组振动研究具有参考价值.     

水轮发电机碳刷严重打火的原因及防范措施

大花水水电站位于贵州省清水河中游,2007年11月投入运行.该电站是清水河上的第三级水电站,设计水头136.2 m,设计流量82.52m3/s,装机容量2×100 MW,水轮发电机型号为SF100-22/6000,额定容量114.286 MV·A,额定功率100 MW,额定电压13.8 kV,额定转速272.7 r/min,转子电流1 075 A,转子电压280 V.采用静止可控硅励磁方式,滑环与碳刷结构导入励磁电流.     

下迷宫压力脉动对抽水蓄能机组稳定性的影响分析

水泵水轮机组的运行稳定性对抽水蓄能电站的安全高效运行至关重要。对广蓄A厂抽水蓄能机组发电工况进行了稳定性试验,深入分析了各工况下迷宫压力脉动、顶盖振动和水导轴承摆度信号之间的关系。结果表明:转频、转轮叶片通过频率及尾水管内的低频旋转涡带是引起下迷宫压力脉动的关键频率;下迷宫压力脉动信号与顶盖振动、水导轴承摆度信号高度相干,对抽水蓄能机组水平和垂直两个方向的振摆都有重要影响。     

抽芯式斜流泵启动过程中转子动力学特性

针对抽芯式斜流泵异常振动现象,通过现场测试分析其振动诱因,进而基于能量守恒的拉格朗日方程建立机组转子非线性动力学模型,并通过与实测信号的峰峰值、振动频率等参数进行比较,验证仿真模型精度,重点研究泵组启动过程中轴心轨迹、振动频率等特征参数的动态响应,寻找降低水泵振动的技术措施.实测信号分析表明,抽芯式斜流泵异常振动诱因是机组启动伴生冲击力导致主轴发生偏移,当机组转速达到额定转速后,主轴偏移虽有所减小,却始终存在,造成机组产生不对中故障;仿真结果不仅证明了试验分析的准确性,同时也揭示了伴生冲击力与机组振动的内在联系:较强的冲击力会加剧转子不对中现象,形成剧烈机组振动,反之则相反.改善机组开机方式是降低伴生冲击力、减弱机组振动和提高机组运行可靠性的有力措施.     

二滩水力发电厂水轮机振源分析

二滩水电厂长期担负川渝电网第一调频厂任务,为满足系统的调频、调压、调峰需要,经常要求在49.90～50.10 Hz范围内调频,频繁变动机组出力.二滩电厂对所有机组在不同工况下,作了大量机组振动,摆度实测工作,发现各机组在各种水头下,当机组运行在180～420 MW之间时,6台机组均处于振动区,大大限制了机组的稳定出力范围,为满足系统频率的要求,机组出力频繁跨越振动区,对水轮机造成严重损伤,各机组转轮都出现了不同程度的裂纹,也发生过泄水锥脱落等严重问题,二滩水力发电厂为此已付出高额检修费用,很大程度上增加了运行和维修费用,并直接影响到机组的使用寿命.     

基于LMD与Wigner-Ville分布的水力机组振动信号分析

针对现有非平稳信号处理方法在分析水力机组振动信号时,无法同时兼顾较高的时频分辨率和瞬时时频特征的有效提取问题,提出了一种新的将局域均值分解(LMD)和Wigner-Ville分布相结合的非平稳信号处理方法,并将其应用于水力机组甩负荷工况的上导轴承摆度信号分析.通过与短时傅里叶变换、小波变换和Wigner-Ville分布方法提取的时频谱图对比分析,表明该方法继承了局域均值分解可以将多分量非平稳信号分解为多个频率成分单一的PF分量、以直接计算瞬时幅值和瞬时频率的优点,以及Wigner-Ville高时频分辨率的优点,同时,避免了Wigner-Ville分布因为受到固有交叉项干扰导致多个频率成分的信号难以表示清楚的缺陷,能够有效提取与转速变化趋势基本一致的瞬时时频谱图,为后续机组状态识别与故障诊断提供分析工具.     

水轮发电机组振动原因的分析

介绍了判断机组振动原因的转速试验、励磁试验、负荷试验等几种试验方法；并以单一简谐振动为基础，进行了分析．     

水轮发电机组开机时剧烈振动的分析及处理

长诏电站机组投入发电已运行１０多个,其中１号机组出现开机时剧烈振动并伴异常声音。通过刮垫法调整其摆度未能解决振动问题。经过分析研究,调整了上导轴承和水导轴承的间隙,使开机时剧烈振动并伴异常声音的问题得以解决。     

基于真机试验的尾水管压力脉动研究

尾水管的压力脉动特性是混流式水轮机运行稳定性的重要评价指标,研究其特性对于解决由水力因素引起的机组不稳定问题具有重要意义。为掌握尾水管的压力脉动特性,以国内某水电厂200MW混流式水轮机为对象,采用真机试验的方法进行全范围变负荷试验。试验数据表明,在部分负荷区域尾水管内部存在较大的压力脉动,其对机组摆度有一定影响,但对机组振动影响甚微。     

大中型泵站机组特性测试与诊断系统研究

分析总结了国内外对泵站水泵机组测试与诊断方法研究现状,结合我国泵站工程的实际情况,研究开发了大型泵站机组特性测试与诊断系统,系统可以对水泵机组的扬程、流量、转速、功率等运行特性进行测试,并对测试数据进行分析处理,绘制相关性能曲线,掌握机组运行状态;同时系统可以实现水泵机组的振动、摆度、噪声等参数的在线监测,根据监测数据进行机组早期故障分析和预报,实施机组预知维护。系统通过工程实例验证,效果良好,具有一定的实用意义。     

液控蝶阀联动的混流泵机组启动过程数值模拟

为准确预测混流泵机组启动过程的瞬态特性,建立了具有液控蝶阀的某立式混流泵站全过流系统的三维几何模型,运用滑移网格法实现蝶阀的开启规律,结合三维非定常流动过渡过程研究手段,完成对混流泵机组启动过程数值计算,获得了机组启动过程外特性参数和若干测点静压值随时间的变化规律以及不同时刻内部流场瞬变特性.计算结果表明,机组启动过程最大反转转速为正向额定转速的0.16倍,水泵出口最高压力为额定值的1.26倍,均未超过允许值;机组处于泵工况转速趋于稳定时,泵段内水流流态和压力梯度变化受蝶阀开度影响明显,小开度时,泵段内压力梯度较大,最大压差为45.6 m,为额定扬程的1.62倍;高压水以射流的方式通过蝶阀从而在其出水侧产生回流,导致蝶阀两侧压差剧烈波动诱发阀体振动.     

液力减速器振动特性的试验研究

为研究充液率、转速及叶片倾角对液力减速器外特性的影响,通过INV3020数据采集系统建立了振动试验系统,实现了振动信号的采集.以75°及90°泵轮液力减速器为模型,调节充液率维持在50%,60%,70%,80%,90%,100%情况下,调节变频器使泵轮转速恒定在800~1 200 r/min 5种工况进行试验研究.研究结果表明:充液率及转速的增加能够加剧液力减速器的振动特性,叶片倾角的减小使空化提前发生,发生空化时会出现振动激增现象;液力减速器从泵轮流出的液流对涡轮的作用力主要为轴向冲击力,故轴向测点振动最剧烈,其他方向测点振动幅值小于轴向测点.     

立式混流泵异常振动测试分析

针对某泵站立式混流泵机组异常振动现象,采用低频振动传感器和电涡流传感器,分别测试开机过程和正常运行时水泵机组下机架、泵盖、外筒体振动以及主轴摆度.基于希尔伯特-黄变换进行试验数据处理,获得了测试信号位移峰峰值,通过提取稳定运行时的振动信号特征向量,对故障类型进行识别;在此基础上,通过分析开机过程信号时频变化情况,寻找诱发机组异常振动的故障原因.现场振动测试分析结果表明:稳定运行时机组振动频率主要集中在转频附近,且主轴轴心轨迹成椭圆形,可诊断其故障类型属于转子不平衡;在开机过程中,主轴的轴心轨迹紊乱,开机瞬间机组的振动值为正常运行时振动值的473倍,据此可判断出在此刻机组内部产生了强大的冲击力,进而引起转子不平衡运转.采用希尔伯特-黄变换法能够准确获取水泵振动信号的时频特征,尤其对分析处理高度非线性的被测信号具有很强的优势,而开展开机过程中的振动测试研究,也为水泵故障诊断分析方法开辟了一条新途径.     

基于轴系刚度计算分析水泵轴系的振动

为研究水泵机组轴系支撑刚度与轴系振动之间的关联机理,基于立式水泵机组集中参数模型,提出了水泵机组轴系支撑刚度的计算理论和方法.建立水泵机组电动机转子和水泵转轮形心轨迹运动方程,利用转子和转轮摆度比值关系实现运动方程中耦合刚度项的解耦,结合水泵无水启动的特殊运行条件简化附加外力,进而获得转子和定子形心轨迹运动方程的解析表达式.利用某泵站2台机组的无水启动摆度测试数据,采用多项式拟合方法计算轴系摆度形态,间接得到转子和定子的摆度数据、提取电动机转子附加外力,对计算中的相关问题进行了详细说明.基于2台水泵机组电动机转子和水泵转轮摆度数据计算机组轴承刚度,进行对比分析.结果表明:轴系摆度较大的水泵机组其支撑刚度小于正常机组的刚度.所提出的刚度计算对比方法,可从机组振动的诸多诱因中辨别出刚度影响因素,从而对泵站多机系统中个别机组振动较大情况下的振动进行识别和分析,具有一定的工程参考价值.