1、水輪發電機組主要參數

水輪機：發電機

（1）型號：燈泡貫流式GZ4BN28A－WP－490（1）型號：SFWG16－60／5430

（2）主軸布置形式：臥軸、兩支點雙懸臂（2）額定電流：100R／MIN

（3）轉輪直徑：D1＝4.9m（3）額定電壓：6300V

（4）額定水頭：8.8m（4）額定功率：1600KW

（5）額定出力：1650KW（5）額定功率因素：0.9

（6）額定流量：206.1m3／S（6）額定轉速：100R／MIN

（7）最大飛逸轉速：348.7R／MIN（7）額定頻率：50HZ

（8）最高效力：94.93％

（9）吸出高度：－6.72m

（10）水輪機安裝高程：97m

二、機組的異常聲響

九九年十二月四日一號機進行首次啟動，當轉速達到84轉／分時，發現在轉輪室發出輕微的類似金屬的碰撞聲，聲響頻率與機組轉速同步，隨機組轉速上升，聲級隨之增加,轉速達到88￣104轉／分時，異常聲響達到高峰,括擦聲淹蓋水流聲，轉速升至108轉／分以上，異常聲響又漸漸消失，機組轉動呈現正常狀態。

根據聲響癥狀,且與機組頻率一致的特點，當時認為是結構性的機械聲響，而且主要部位在轉輪室。然之進行流道檢查。檢查發現轉輪室的油漆有塊狀剝落，呈現金屬光澤面.在漿葉上方的轉輪室頂部，120度范圍內,有類似磨擦痕跡，緊靠漿葉中心線下游方有一塊較大磨擦區，其余部分面積較小,轉輪室下底部也有較小的擦痕。此外，在漿葉的轉動區域外也有明顯的脫漆現象。

檢查轉輪漿葉外緣端面，也發現個別漿葉有類似磨擦癥象，判別為漿葉與轉輪室邊壁存在間隙磨擦。當即對漿葉出水邊的外緣進行局部打磨0.5mm。機組再次充水空載啟動，但聲響依舊，無任何變化.轉輪室的油漆脫落面基本相同，只是面積大小、以及位置略有變化。

為探明周期性聲響的原因，繼而對水輪機的轉動部件,如：漿葉與轉輪連接螺絲、轉輪與主軸的連接螺絲、主軸密封等，凡可能造成機械松動或相碰磨擦的部位作了全面仔細的檢查及處理。而且在檢查過程中，采取了各種保證措施，排除并否定了機械性磨擦的因素。

機組繼續各項啟動程序試驗，測試值均符合標準規定。在做發電機短路試驗時，勵磁電流加至一定值后，機組的異常聲響突然消失。機組并入電網后（未帶負載），聲響也聚然停止，從感覺上與正常機組一樣。機組有無聲響時的擺度、振動無明顯變化，都在正常范圍內。但是各監視表計的指針有明顯顫抖現象，顫動頻率是否與聲響頻率一致，暫無法定論，但這與聲響應可能有必然的內在聯系。

機組振動、擺度測量值：

組合軸承振動：0.01mm

水導軸承振動：0.04mm

水導處大軸擺度：0.10mm

轉輪室振動－－－－－水平：0.03mm垂直：0.04mm
三、機組聲響的成因探討及現象解釋

1、基本成因探討

通常,水輪機在空載運行時，常會出現不穩定現象,除調速器品質之外，與水輪機的水

力方面因素有關，主要與葉型有關。一是葉片的扭角，二是葉柵稠密度。葉片扭角小，葉柵稠密度大的葉型，其空載運行穩定性要好一些。貫流機的轉輪葉片數量相對較少（本機組是4葉片），葉柵稠密度較小,客觀上其空載運行的穩定性較差。通俗解釋，也就由于漿葉比較稀疏，對水流的制約作用小，流經漿葉的水流流態不是完全均衡，隨之產生水力不平衡。

一號機組在空載額定轉速下，手動改變漿葉的旋轉角，試圖改變協聯工況消除聲響，但沒有效果。由此可知，“非協聯工況”并不是空載時聲響的主要根源.水輪機在空載運行時，由于導葉開度很小，進入水輪機的水流偏離最優工況較遠.從葉型上考慮，由于水力設計因素，流經漿葉后的水流，形成周期性脈動紊流。該脈動紊流，既激振轉輪漿葉，又掃擊轉輪室邊壁，產生機組的異常聲響。這種連續的脈動紊流通常稱為“渦列”或“渦流”。

（A）葉型渦列

葉型渦列是水流流經葉片時發生脫流而引起的渦列，水輪機在非設計工況下運行葉片的繞流條件不良。此外，葉片出口邊邊界層從壁面分離，這兩者導致轉輪出口處形成脫流旋渦，旋渦在彈性葉片后面以非對稱的形式上下交錯地被釋放到尾流中，即構成渦列，見圖一。但這種渦列與常見的卡門渦列不完全相同。因為轉輪漿葉在轉動時，實際構成一組無限的移動

葉柵，轉輪在旋轉過程中，每一葉片的尾部水流都會被位于其后的旋轉葉片所切斷，亦即單個葉片的脫流要受到移動葉柵的影響。這種連續切斷尾流的結果，會加速脫流的形成速度，增強渦列的強度。

隨著渦列的不斷出現，同時產生垂直于流向的交變側向力，即不均衡的側向力，這種交變側向力作用于彈性葉片尾緣上。（注：對貫流式轉輪的葉片結構形狀,在力特性上，通?？勺鳛橐粋€彈性體考慮，就本電站機組的漿葉結構，尤顯單薄，比國內生產的葉片在厚度上相對薄得多）。逐漸激起葉片尾部（漿葉出口邊）的振蕩，由于葉片尾部振蕩的反饋作用，葉片附近的水流受到激發和擾動。這種受到激發和擾動的水流，又會反作用于葉片上，增加葉上的周期性脈動壓力，如此反復激勵，使渦列不斷增強，同時使葉片出口邊產生大幅振蕩。當某一葉片旋轉到某一位置，由于邊界條件的改變，受到激發和擾動的水流突然釋放積累能量，或葉片振蕩幅度發生突然變化,從而導致產生異常聲響。

葉型渦列，本身具有較大的水力能量，渦列中的水流質團是以高頻的不規則狀態進行運動，渦列中的水質體是一個高能質團，一旦渦列的邊界條件改變，就會以撞擊的形式釋放固有能量。如遇到轉輪室邊壁，亦可能發出類似金屬撞擊的聲響。

不論何種型式的水輪機,在非設計工況運行時，均會產生葉型渦列，但一般情況下，渦列脫離葉片后進入尾水管，并匯集成旋轉狀渦流帶.旋轉過程中可能不斷掃動尾水管邊壁，引起尾水管的壓力脈動和振動，同時也產生周期性的聲響。但在這一點上，城關機組的聲響與之有本質的區別。

尾水管內的渦帶引起的振動具有以下特點：

A》渦列脫離葉片后匯集成運動渦帶，并具有一個正向環量，也就是有一個與葉片轉向相同的旋轉速度量，這個環量使渦帶形成螺旋狀流向下游，同時渦帶在旋轉過程中不斷掃動尾水管邊壁。