水轮机组状态监测及故障分析系统研究开发
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2. 1 水轮机组振动故障的特点
与其他大型旋转机械相比，水轮发电机组振动故障的主要特点是：
(1)水轮发电机组结构的特殊性。
水轮发电机组从整体轴系布置方式来看有立式和卧式机组之分，卧式机组
在小型机组中较常见，而绝大多数大中型水轮发电机组都是立式机组。立式机组
与其他大型卧式旋转机械的结构完全不同，因此振动故障的特征也有其特殊性。
比如，立式机组的轴在轴承内的位置是不固定的，它在导轴承间隙内沿轴承面
运动，因此，即使转了不存在不平衡力，它也会有径向轴振动即大轴摆度。而要
消除不平衡，一般则会采用综合平衡法。
(2)水轮发电机组振动故障的渐变性。
水轮发电机组的转速与其他旋转机械的转速相比，明显较低。大型水轮发电
机组的工作转速一般较低，目前占主流的大型混流式机组的转频一般在 2~3Hz
左右，大型轴流式机组的转频甚至低到 1Hz 左右，抽水蓄能机组一般高一些，
也不过 10Hz 左右，比汽轮机发电机组等高速旋转机械的转频低得多。因此水轮
发电机组振动故障的发展一般属于渐变性或耗损性故障，有磨损和疲劳特征，
突发的恶性事故较少，如水轮机部件因空化或泥沙磨损等原因导致的振动，这
是水轮发电机组的一个主要特点，故障的发展有一个从量变到质变的渐进过程。
(3)水轮发电机组的水力因素影响较大。
水力因素引起的振动故障是水轮发电机组特有的，比如尾水管涡带振动、小
负荷水体共振以及卡门涡、叶道涡振动等，而这些对于其他旋转机械来说是不存
在的。水轮发电机组水力振动的特点是水力振动随工况而变化，当机组的工作水
头不变时，水力振动的幅值随流量或负荷的改变而变化；在同样的负荷下，水
头的不同水力振动也将不一样；在相同的水头和流量下，机组的空蚀系数不同，
水力振动也将不同。水力振动的另一特点是，模型与原型机组之间的换算关系难
以确定。当模型和原型相似时，在相应的工况点运行，性能的静态值如水轮机的
效率是可以换算的，但动态值的测量却并非如此。因为水流通道的动态模拟实际
上很难达到，从而使得通过模型试验来确定原型得水力振动变得困难。
(4)水轮发电机组振动故障的复杂多样性。
引起水轮发电机组振动的原因很多，大致有：水力振动、机械振动和电磁振
动。水力振动的干扰力来自水轮机水力部分的动水压力；机械振动的干扰力来自
机械部分的惯性力、摩擦力和其他力；电磁振动的干扰力来自发电机电气部分的
电磁力。水轮机组振动机理十分复杂，可能是水力、机械、电磁三者中某一方面
引起的振动，也可能是水力、机械、电磁等方面因素相互作用，加上大型水轮发
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2.1水轮机组振动故障的特点与其他大型旋转机械相比，水轮发电机组振动故障的主要特点是：(1)水轮发电机组结构的特殊性。水轮发电机组从整体轴系布置方式来看有立式和卧式机组之分，卧式机组在小型机组中较常见，而绝大多数大中型水轮发电机组都是立式机组。立式机组与其他大型卧式旋转机械的结构完全不同，因此振动故障的特征也有其特殊性。比如，立式机组的轴在轴承内的位置是不固定的，它在导轴承间隙内沿轴承面运动，因此，即使转了不存在不平衡力，它也会有径向轴振动即大轴摆度。而要消除不平衡，一般则会采用综合平衡法。(2)水轮发电机组振动故障的渐变性。水轮发电机组的转速与其他旋转机械的转速相比，明显较低。大型水轮发电机...
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