水轮发电机组运行过程中，往往要求人们能够提高对于故障问题的重视，由于人为、环境等因素的影响，难免会出现故障问题，如果不能进行有效的诊断，就难以发挥出水轮发电机组的正常使用。所以，加强水轮发电机组的故障诊断具有重要的意义。本文主要从振动故障特点以及产生的原因入手进行分析，并总结了一些水轮发电机组振动故障诊断的技术方法，希望能够为有关工作人员提供参考，进而更好的保障水轮发电机组的安全运行，实现水电厂综合效益的提高。
一、水轮发电机组振动故障的特点
水轮发电机组振动故障是众多常见故障问题中的一种，也具有一定的故障特点。实际上，在发电机运行的过程中，不同程度的振动常常会发生，而轻微的机械振动也是被允许的。然而，当振动幅度超过了一定范围时，就会出现振动故障问题。针对振动故障问题而言，因为不同装置的轴承形式以及额定转速不同，发电机组每个部位振动大小也不一样。所以，其故障特点的分析极为关键。在水轮发电机组运行的过程中，会呈现出一些特殊性，与常见的动力机械相比，水轮发电机的工作就比较特殊，具有复杂性，除了要考量本身旋转方面的振动因素外，还要考虑机组固定选装部分、水轮机组部件等方面所带来的振动影响。而且发电机电磁也会对水轮发电机振动以及各系统的运行产生振动方面的影响。
二、水轮发电机组振动故障产生的主要原因
（一）机械故障原因
很有可能是因为机组振动频率较大，机组运行质量受到影响，从而引起振动故障，基本上振幅和转速的平方是呈现正比的趋势的，水平上的振动相对较大。还有，机械转动的部分构件和机组固定件之间发生碰撞，也会产生机组振动现象，而且在振动故障发生时，有明显的碰撞声音，同时伴有强烈的振动声。当然，也可能是由于机组零部件松动而造成振动故障产生的，亦或者是因为轴承调整不良，中心不准等因素造成的。该因素引起的振动故障，主要表现为水轮发电机组低速运行时伴有明显振动现象。以上机械故障原因都是水轮发电机组振动故障产生的主要原因。
（二）电气故障原因
这主要指的是受到电气因素方面的影响，使得机组出现振动故障问题。具体而言，可能与以下电气影响因素有关。首先，因为发电机转动部分受力不均衡，使得机组振动现象较为频繁。而其中的不平衡力主要是源于周期性的不平衡磁拉力的存在，导致转子线圈短路时出现不平衡力。而在整个振动故障发生的过程中，振动频率与磁电流会呈现出正比的趋势，磁电流越大，振动幅度也会有所增大，特别是在上机架的地方比较明显。其次，定子绕组不良也会导致机组振动现象的产生。这主要是受到电气和电磁负荷的影响。其中振动幅度与转速有关，会随着转速变化相应变化，并不会因为时间的增加，而减少振动。还有，磁场特殊谐波的出现也会引发磁拉力的产生，而这些特殊谐波主要是因为发电机定子绕组形成的，最终在磁拉力的作用下就会出现振动现象。随着电子电流的逐渐增大，振动幅度也有所增加，而且电流与振级会呈现出线性的关系。此外，如果定子铁芯组合松动，无疑也会造成振动故障的产生，其中的振动频率更是一般电流的 2 倍左右。
三、水轮发电机组振动故障的主要诊断技术方法
（一）传统诊断技术方法
1、利用振动部位诊断故障
振动部位是判别振动原因的重要部分，利用振动部位诊断故障十分重要，在长期累积经验的指导下，机组振动部位各不相同，可以根据不同的振动部位了解振动原因。利用振动部位诊断故障需要做到以下几点，第一，如果存在水导轴承处振动明显大于其他部位的情况时，则可能存在蜗壳，转轮及导叶水力不平衡的情况，引起机组的振动。第二，如果上机架处振动较为明显，则多半是机组推力轴承存在缺陷，记住轴线曲折，中心存在缺陷与故障等。第三，如果转轮叶存在线型差异，尾水管产生偏心蜗带等，同样会引起机组振动，在尾水管顶部，压力钢管等部位均可测到明显振动，从而有效通过振动部位进行故障的诊断。
2、利用振动频率诊断故障
振动频率是最有效的诊断故障措施，通过利用测振仪对振动频率进行测量，并记录振动记号，可以对频谱进行分析，判断振动原因，从而有效进行振动故障的诊断。利用振动频率诊断故障主要体现在以下几个方面。第一，在振动频率与机组频率一致时，则证明是机组转动部分质量不平衡，导轴不合适等原因导致的振动。第二，在振动频率与发电机频率为倍数关系，即为二倍时，则可能是发电机负荷电流，定子铁芯松动引起的振动。第三，如果振动频率为转速频率的对数，很有可能是发电机空气隙不均引起的机组振动。第四，如果振动频率分别为转动频率乘以转轮叶片数或者转速频率乘以活动导叶数时，可以证明是由于导叶开口不均匀，转轮开口不均匀导致的。
（二）智能故障诊断技术方法
智能故障诊断技术方法也是值得加以探究的。尤其伴随着科技的进步与不断发展，众多先进技术得以诞生和应用，这极大的推动了各个领域的发展。在机组振动故障诊断工作中，也可以考虑加强先进技术的应用，逐渐完善智能故障诊断技术方法的同时，合理的加以应用，以发挥出智能故障诊断技术方法的作用，更好的完成水轮发电机组故障诊断工作。事实上，只能鼓掌诊断技术方法有很多种，不同的智能故障诊断技术方法有不同的特点，只有掌握这些技术知识，结合实际情况进行有效的应用，才能智能的进行振动故障的判别，为诊断与检修人员提供参考。具体而言，常见的智能故障诊断技术方法有专家系统诊断法、模糊诊断法以及神经网络诊断法。专家系统诊断法主要是一种人工诊断系统，主要是模拟人类专家思考与处理一些复杂问题，主要依托于模拟技术以及人工智能程序实现的，使得知识、推理方法等构建人类专家的思维方式。该系统中包含了综合数据库、推理机、知识库以及人机交互系统等，以更好的加强故障问题的诊断。目前，这种技术方法已经在振动故障诊断中得到了很好的应用；模糊诊断法主要是指其精确性以及有效性难以兼顾时，就可以采用模糊处理方法。这主要是基于度函数与模糊关系矩阵概念实现故障问题处理的，但是该系统稳定性以及诊断率方面还存在不足之处，还需要不断研究与改进；神经网络诊断法主要是指神经元之间相互作用下进行诊断的方法。主要利用领域专家解决问题中的实例来训练神将网络来获取相关的知识，从而进行进一步的振动故障诊断。
结语：作为水电厂重要的设备之一，水轮发电机组发挥着重要的作用，为了确保该设备能够稳定正常运行，还是要注意做好设备的定期故障诊断与检查工作。在进行振动故障诊断的过程中，要求诊断工作人员能够掌握先进的诊断技术方法，以便提高诊断数据的准确性，以真正实现振动故障问题的有效处理，推进我国水电厂的良好发展。
参考文献：
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[2]郑杰.基于 Hilbert 变换的水轮发电机组振动冲击信号自动检测技术及应用研究[J].水力发电,2017(8):98-102.
