一、振动原因分析
2000年汛期，我们发现3#机组在空转工况下随机组转速的上升，各部分振动摆度比2#机组平均大0.3mm；带负荷后，从30%、50%、75%到100%额定励磁电压时，3#机组各部振动摆度的转频分量呈上升趋势，推力轴承处最大摆度达0.08mm，法兰处径向振动达0.04mm，水导处径向振动达0.08mm，分别比2#机大0.04mm、0.02mm、0.02mm。2001年通过对机组进行详细检查后，我们分析振动原因主要有以下几点：
1．水轮机的水力不平衡。经检查，发现3#机组转轮14个叶片有不同的汽蚀现象，每个叶片进出水边均呈蜂窝状，其中有4个相邻叶片出水边已全部被汽蚀，形成4个40cm2的空洞。活动导叶也不同程度汽蚀，水流流态紊乱，水流失去轴对称，在转轮上产生了一个不平衡的横向力，造成机组受力不均，产生振动。
2．水轮机在非设计工况下运行。由于受西安供水、灌溉用水和电网负荷因素影响，电站必须在高水头、小流量或低水头、大流量下运行，这就造成机组运行不稳定。在高水头下运行，转轮叶片进口水流的冲角为正，在叶片背面发生脱流，产生旋涡，冲角越大，脱流的位置越接近进口。在低水头下运行，叶片进口水流冲角为负，在叶片正面发生脱流，冲角越大，脱流位置越接近叶片的出口。这也是叶片出水边汽蚀的原因。在非设计工况下，水流从转轮上冠到下环，在叶片脱流后，形成涡带，通过叶片流道，在叶片上从上而下产生二次流，在叶片间产生高强度的不稳定涡流，这是产生振动的激振源。在非设计工况下，混流式转轮在1500kW至2000kW负荷区，尾水涡带稍有偏心，呈螺旋形，螺旋角较大，为大压力脉动区。在2000kW至2500kW负荷区，螺旋形涡带严重，偏心压力脉动更大。在4800kW至5200kW负荷区，涡带在工作转轮后收缩，有很小的压力脉动，会产生扰动，由于半伞式水电机组结构对小扰动存在先天放大作用而产生不稳定性。尾水管的压力脉动随着轴向水推力忽大忽小的波动，引起机组的承重机架产生低频垂直振动。同时，随着尾水管中涡带的低频转动，使转轮产生旋转径向力，引起机组的承重机架和主轴产生低频径向振动。
3．机组轴线不正也是造成机组振动的一个原因。检查发现机组镜板底平面与机组轴线不垂直，造成发电机轴与机组轴线有夹角。水轮机轴线和发电机轴线不重合，在法兰连接处呈“V”形曲折，造成机组的总轴向力不通过推力轴承中心，产生一个偏心力矩，使推力轴承各支柱受力不均匀。随着转子的旋转，在各支柱螺栓处变为脉动力，其脉动频率与机组转速频率相同，使推力轴承各支柱螺栓产生轴向振动，也会引起径向振动。因推力轴承强烈振动，导致瓦温升高和油温上升。
