5.5 涡带振动区

引起机组明显振动或强烈振动的因素，不一定都能轻易地予以消除。在这种情况下，如果可能，避开它的影响即避开它出现的工况区运行，也不失为一个可行的办法。这就是设立振动区的概念和目的。

“振动区”常常用来泛指由某种激振力为主形成的振动幅值比较大的工况范围。例如由涡带压力脉动引起的振动所在的工况范围称为涡带振动区；由某个异常压力脉动引起的振动比较强的工况区，称为这个压力脉动的振动区，如类转频压力脉动振动区等。这时，振动区的概念既是特指的，也是一个比较宽泛的概念。

然而，“振动区”也有或应当有一个比较严格的定义：那些振动幅值超过规定值的工况范围，因为机组运行的稳定性是以机械振动为指标的。

振动区中，机组的振动往往不是由一种激振力所引起，例如涡带振动区，除涡带引起的振动外，还有其他机械原因、电磁原因和其他水力原因引起的振动分量。因此，从机组的综合振动稳定性的评价出发，包含并需要分析各种激发力引起的综合振动值。

此外，将机组的运行工况范围划为几个工况区，也不完全是根据机组的振动水平，如图5.49所示。如何进行分区，现在还没有统一的规定。

涡带振动区的定义有两种：一种定义是，凡出现涡带频率振动的工况区都是涡带振动区，它等同于涡带压力脉动工况区；另一种定义是，涡带压力脉动工况区中，机组振动超过规定值的工况区，这是根据“振动区”的定义确定的。

两种定义的特点和用途，从压力脉动分类的角度来分析，涡带压力脉动区应当包括全部出现涡带压力脉动的工况区；从机组运行稳定性的角度，按后一种定义确定的振动区比较合理，既可保证机组的运行安全，也可根据各电站和各机组的具体条件，扩大机组安全运行的范围，为电站和电力系统的调度带来便利。

中小型水轮发电机组的涡带区振动，通常都不超过规定的振动值，可直接称它们为涡带压力脉动区，而不把它们称为涡带振动区。

一些大、中型水轮发电机组的涡带压力脉动工况区，也不是都超过了振动规定值，也没有必要把它们都划为涡带振动区。

图5.49^［13］是二滩电站4号机根据现场试验结果给出的机组运行区划分建议，其中就把涡带工况区分成“不宜运行”和“不宜长期运行”等若干部分。可以看出，他们已经注意到，并非涡带工况区都是不可运行的禁区。

图5.49 二滩电站4号机组设定的安全运行范围

文献［14］ 介绍了三峡电站划分稳定运行区的规定：

（1）禁止运行区。压力脉动幅值大于6%，或任一振动、摆度幅值超过规定值。

（2）限制运行区。压力脉动幅值在4%～6%之间，无水力共振，同时振动、摆度不超过规定值。

（3）稳定运行区。压力脉动幅值小于4%，无水力共振，同时振动、摆度不超过规定值。

图5.50为6号机和21号机划分的各种运行区的情况，可以看出两台机组的情况有明显的差别。

图5.50 三峡电站两台机组划分的运行区