水轮机和发电机振动及主轴摆动的原因与对策

水压脉动及其频率增大后，机组的噪声和振动都随之增大。为了降低部分负荷运行时引发的振动，可采取在尾水管安装补气管等方法。 2．1．2 气蚀引发的振动

气蚀严重的场合下设备往往会发生振动和产生噪声，图5是一例不同导叶形状的气蚀试验结果。

由图可见，当水流相对于导叶的流入角度超过3°时就会出现一个产生剧烈振动的区域。此现象在真机上尤其发生在部分负荷运行时，有时伴随着“吧吧”、“咚咚”这类响声，诱发起尾水管的振动、转动部分的摆动等。改善气蚀振动的方法通常是在尾水管内安装补气管，或修改转轮叶型(如图6)。

由气蚀造成的这类振动有些电站在导叶上也能观察到。 2．1．3 卡门涡引发的振动

卡门涡是指在水流中放置圆柱、板之类的物体后，在圆柱、板等后面产生的比较规则的旋涡。一旦产生了卡门涡，圆柱或板就将受到与水流流动方向垂直的交变力(见图7)。卡门涡的频率f可由下式表示：

式中f——卡门涡的频率，Hz；

St———Strouhal数，St＝0．15～0．20； v——流速，m／s； t——圆柱直径或板厚，m。

如果卡门涡的频率与转轮轮叶或固定导叶的固有频率相等，又不采取措施，则会发出啸声或疲劳破坏。

卡门涡是否产生取决于水流中放置的物体的形状。其频率取决于水流的速度，所以卡门涡引发的振动是流速达到一定程度共振条件成立时才发生的振动，故水轮机真机只在带某些负荷时才会发生这类振动。

防止这一现象的对策可以采取修正轮叶形状，或在轮叶之间设置支柱，以改变轮叶的固有频率等。图8是修正轮叶形状之一例，图9是轮叶间安置支柱之一例。

2．1．4 转轮进口压力波动引发的振动

2．1．4．1 转轮轮叶数与活动导叶数相互干涉引发的振动

图10和图11表示活动导叶数为zg、轮叶数为zr的水轮机平面图。在轮叶a从活动导叶b运动到下一枚活动导叶b’的过程中将产生压力波动。