水力機(jī)組地振動(dòng)分析報(bào)告材料.doc

1、水力機(jī)組的振動(dòng)分析根據(jù)干擾力的不同形式，機(jī)組振動(dòng)可分為機(jī)械振動(dòng)、水力振動(dòng)和電磁 振動(dòng)三類。一、機(jī)械因素引起的振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)的干擾力源是機(jī)組的機(jī)械部分，主要有以下幾個(gè)方面：1、轉(zhuǎn)子的弓狀回旋和共振當(dāng)轉(zhuǎn)子失衡時(shí)，由于離心力的作用，將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生所謂“弓狀回旋” 隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的升高，撓度也相應(yīng)增大，當(dāng)角速度接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，撓 度劇烈增大生產(chǎn)共振。在轉(zhuǎn)速下降時(shí)，振動(dòng)又下降。所以一般大、中型水 力機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)都保證機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速在于可能的最大飛逸速 20%，以 避免共振，對于高速的小型機(jī)組則有可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象。2、機(jī)組轉(zhuǎn)子的振擺轉(zhuǎn)子的振擺主要在推力軸承處產(chǎn)生，其產(chǎn)生的原因是機(jī)組轉(zhuǎn)子總軸向 力Pa不通過推力

2、軸承中心，使推力軸承生產(chǎn)產(chǎn)均衡變形。由于總軸向力Pa （主要是軸向水推力）不通過推力軸承中心，就生 產(chǎn)一個(gè)偏心力矩，使推力軸承各支柱受力不均勻，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，偏心 矩也同時(shí)旋轉(zhuǎn)。每個(gè)支柱的受呼是脈動(dòng)力，其脈動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速頻率相同， 從而產(chǎn)生推力軸承各支柱的的軸向振動(dòng)，轉(zhuǎn)子也就隨之生產(chǎn)振擺。3、轉(zhuǎn)軸抖動(dòng)在運(yùn)行中，使機(jī)組發(fā)生故障的一種干摩擦情況，就是所謂轉(zhuǎn)軸“抖動(dòng)” 這種情況是由于導(dǎo)軸承間隙過大而潤滑又不足所引起的。綜上所述，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的主要原因有： 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)不平衡或靜不平衡； 機(jī)組軸線由于折彎而生產(chǎn)的傾斜； 由于找正不正確，軸被軸承夾緊； 在迷宮環(huán)中發(fā)生碰擦； 導(dǎo)軸承總間隙大于允許值，

3、軸瓦過大的間隙安裝在軸承體中； 橡膠軸承的橡膠瓦彈性變形過大。 機(jī)組轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速。二、振動(dòng)的水力因素1、卡門渦列流體流過一個(gè)圓柱形物體（或一般的不良繞流體）時(shí)，在物體后面就 會(huì)沿著兩條互相平行的直線產(chǎn)生一系列相隔一定的單渦，這一系列單渦稱 之為卡門渦列。各個(gè)單渦以相向旋轉(zhuǎn)的形式交替在物體兩后側(cè)釋放出來； 在圓柱體上引起垂直于流線的交變側(cè)向力，因而使圓柱生產(chǎn)同期性的振 動(dòng)。生產(chǎn)了作用在葉片上的交變作用力，當(dāng)這些作用力的頻率和葉片自振 頻率接近時(shí)，就引起共振?？ㄩT渦列的振動(dòng)頻率跟水輪機(jī)的工況（由W2反映出來）和葉片出水 邊厚度有關(guān)。機(jī)組在一定水頭和導(dǎo)葉開度下運(yùn)行時(shí)，其渦振頻率有可能與 葉片自振

4、頻率相同，此時(shí)葉片就會(huì)劇烈振動(dòng)起來而使葉片生產(chǎn)疲勞裂紋。2、狹縫射流在轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)輪室壁的某一部分在葉片到達(dá)的瞬間處于低 壓，而在葉片離去后又處于高壓。形成了對轉(zhuǎn)輪室壁相應(yīng)部位周期性的壓 力波動(dòng)，從而產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致疲勞破壞，對具有可拆卸段結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪室， 這種破壞的后果更為嚴(yán)重。3、水力不平衡例如：由于轉(zhuǎn)輪加工質(zhì)量不好、葉片開口和導(dǎo)水葉開度不一致，引起 水流的不對稱；轉(zhuǎn)輪上冠、下環(huán)的偏心和擺度，引起迷宮環(huán)間隙的不對稱； 或因?yàn)槲仛ぴO(shè)計(jì)、安裝不好，造成蝸殼來流不對稱；或由于流道中有雜物 堵塞，引起轉(zhuǎn)輪來流的不對稱等等。4、非最優(yōu)協(xié)助聯(lián)關(guān)系當(dāng)轉(zhuǎn)葉式水輪機(jī)中協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確時(shí)，一方面會(huì)引起調(diào)整速系

5、統(tǒng)持續(xù) 振蕩過程，出力、轉(zhuǎn)速發(fā)生振蕩，轉(zhuǎn)動(dòng)部分扭矩和大軸變形就會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)， 從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；另一方面，由于水流情況惡化，在水輪機(jī)頂蓋 上和發(fā)電機(jī)承重機(jī)架上會(huì)引起縱向振動(dòng)。同時(shí)，協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確，轉(zhuǎn)輪葉片就不再具有無撞擊進(jìn)口，水流對葉 片就會(huì)產(chǎn)生沖擊。5、水輪機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)的水力不穩(wěn)定空腔汽蝕和流動(dòng)渦帶及水流振蕩引起的振動(dòng)，都是水輪機(jī)在非設(shè)計(jì)工 況下運(yùn)行。特別是在低水頭、低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)容易發(fā)生的，它又引起轉(zhuǎn)子及 頂蓋、承重機(jī)架的縱向振動(dòng)。三、振動(dòng)的電磁因素電磁振動(dòng)主要是由于水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)不合理或制造、安裝質(zhì)量不良所 產(chǎn)生的電磁力造成的。按振動(dòng)頻率的不同，電磁振動(dòng)可分為轉(zhuǎn)頻振動(dòng)和極 頻率振動(dòng)。轉(zhuǎn)頻振動(dòng)的振動(dòng)頻率等于轉(zhuǎn)速頻率或它的整數(shù)倍。 產(chǎn)生轉(zhuǎn)頻振 動(dòng)的原因有：轉(zhuǎn)子不圓、轉(zhuǎn)子幾何中心與旋轉(zhuǎn)中心不一致、主軸彎曲、轉(zhuǎn) 子不平衡