一、水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)與動(dòng)不平衡
        立式水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，雖然說(shuō)有水力、電氣、機(jī)械三方面的原因，但是多數(shù)是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡所引起的。因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子體積大、重量也大，由多個(gè)部分組成，加工、組裝工藝很難保證平衡，并且也難以進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，即使做了靜平衡試驗(yàn)也難以保證動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子在靜止時(shí)并不產(chǎn)生不平衡力矩，當(dāng)轉(zhuǎn)子以某一角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，卻會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡力偶。這種不平衡，做靜平衡試驗(yàn)也是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的，只有在轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，故稱(chēng)之為動(dòng)不平衡。
         二、動(dòng)平衡試驗(yàn)條件
         轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)首先要有振動(dòng)測(cè)試條件，振動(dòng)的測(cè)試方法大體有三種：百分表測(cè)振法；應(yīng)變梁測(cè)振法和拾振器測(cè)振法。這中間第一種方法各電站都具備條件，就是用橋機(jī)吊著靜止重物，重物上吸一只帶有磁力表座的百分表，表的量桿垂直頂在被測(cè)物上。要選擇適當(dāng)重量的試重塊，選擇試重塊的重量時(shí)，應(yīng)使機(jī)組振動(dòng)大小比原來(lái)有顯著區(qū)別，但為避免發(fā)生劇烈振動(dòng)，也不宜加得太重，一般可根據(jù)在額定轉(zhuǎn)速下，該試重所產(chǎn)生離心力的允許值而定，也可以根據(jù)機(jī)組振動(dòng)值的大小來(lái)確定。
         1．確定試加重塊的重量
         按試加重塊所產(chǎn)生的離心力，約為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量的0.5%~2.5％來(lái)確定試加重塊的重量。
           

  式中 P一試加重物的重量，N
          G—發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量，N
          g一重力加速度，cm/s2
          R—試加重塊固定半徑，cm
          n—額定轉(zhuǎn)速，r/min
         對(duì)低轉(zhuǎn)速機(jī)組，式中的0.5%~2.5％取小值，對(duì)高轉(zhuǎn)速機(jī)組，則取大值。
         2．使試加重塊產(chǎn)生的離心力約為實(shí)際最大不平衡力的一半，而最大不平衡力在試驗(yàn)前是難以確定的，可大致按每增加轉(zhuǎn)子重量的1％的離心力，其振動(dòng)增加0.01mm的關(guān)系來(lái)決定試加重塊的大小，即：
        

式中 P一試加重物的重量，N
         μ—機(jī)組未加試重時(shí)的最大振幅值，mm
         G—轉(zhuǎn)子重量，kN
         g一重力加速度。cm/s2
         R—試加重塊固定半徑，10-2mm
         n—額定轉(zhuǎn)速，r/min
        這個(gè)公式比較適合高轉(zhuǎn)速機(jī)組。
        三、動(dòng)平衡試驗(yàn)方法
        三次試加重法是水電站對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡的常用方法。在機(jī)組無(wú)勵(lì)磁空轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量機(jī)組振動(dòng)，若機(jī)組振動(dòng)過(guò)大，超過(guò)規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。
        三次試加重法就是順序地在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的同一半徑互成120°的三點(diǎn)逐次加試重塊，分別啟動(dòng)機(jī)組至額定轉(zhuǎn)速，并測(cè)記軸承所在機(jī)架各次的振幅值連同未加重所測(cè)得的振幅值共四個(gè)值，根據(jù)這四個(gè)振幅值求出轉(zhuǎn)子存在的不平衡力和方位。
        然而，在實(shí)際工作中，往往由于轉(zhuǎn)子本身?xiàng)l件限制，在同一平面、同一固定半徑上，很難精確分出互成120°的三等分，所測(cè)的振動(dòng)值必然出現(xiàn)誤差，有時(shí)導(dǎo)致無(wú)法按公式計(jì)算出應(yīng)加配重塊的重量，例如：表1數(shù)據(jù)是湖北省恩施州天樓地枕水力發(fā)電公司于2006年9月3日動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

    根據(jù)公式計(jì)算試加配重產(chǎn)生的振動(dòng)值μP應(yīng)為：
           

式中μP—試加配重產(chǎn)生的振動(dòng)值
         μ1—第一點(diǎn)試加配重產(chǎn)生的振動(dòng)值
         μ2—第二點(diǎn)試加配重產(chǎn)生的振動(dòng)值
         μ3—第三點(diǎn)試加配重產(chǎn)生的振動(dòng)值
         μ0一原始振動(dòng)值
        但是將所測(cè)得的振動(dòng)值代入上式后、繼續(xù)開(kāi)方無(wú)意義，原因就在于，其一是所選取的試重塊偏小，其二是所選取的試重塊固定點(diǎn)由于條件限制，既不在同一平面，也不在同一半徑，試驗(yàn)轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)為10，沒(méi)辦法分成均等的三等分來(lái)固定配重塊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件只好將不在同一平面和同一半徑的風(fēng)扇螺孔也作為固定點(diǎn)。鑒于此，依照公式來(lái)求配重塊固定角α (μ1為最大振動(dòng)值）：
         

       求得的固定角α，未必在現(xiàn)場(chǎng)有固定條件，依照上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在振動(dòng)最小值向中間值偏移60°這個(gè)范圍內(nèi)找到合適的試重塊固定點(diǎn)，測(cè)得振動(dòng)值為0.028mm，按照在額定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子上不同的不平衡離心力反映在承重機(jī)架上就能測(cè)出相應(yīng)的徑向振動(dòng)值。對(duì)同一機(jī)組，振動(dòng)值大小與不平衡力的大小成正比，即μ0：μ1：μ2：μ3=P0：P1：P2：P3，根據(jù)這一關(guān)系有：5.2：P0=2.8：(P0-2.5)，據(jù)此求出試加重塊P0=5.42kg。
        將2.5kg試重塊換成5.42kg永久配重塊固定可靠后，最后測(cè)得的振動(dòng)值為0.007mm，符合現(xiàn)行規(guī)程GB/T 8564-2003要求，相當(dāng)理想。
        四、結(jié)論
        在實(shí)際情況中，機(jī)組振動(dòng)不可能由單一的動(dòng)不平衡所引起，電磁及水力影響也或多或少地起作用，是一種綜合性的因素。無(wú)論采取哪種方法，都會(huì)產(chǎn)生計(jì)算誤差，其值與其他方面干擾的大小及所測(cè)數(shù)值的精確度有很大關(guān)系，也不可能完全消除振動(dòng)現(xiàn)象。此種動(dòng)平衡試驗(yàn)方法，雖然有些偏離理論計(jì)算，但是依據(jù)充分，是許多中小水電站值得借鑒的方法，相比大中型電站而言，中小型電站技術(shù)力量薄弱，實(shí)地測(cè)試條件相對(duì)較差，雖然試驗(yàn)測(cè)試中可能次數(shù)多一點(diǎn)，但是仍然能夠有效地解決運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題。