解析如何提高水輪發(fā)電機(jī)效率

云南鴻立招標(biāo)代理有限公司 周云龍

快速向前邁進(jìn)的世界經(jīng)濟(jì)為世界范圍內(nèi)的人們提供了越來越多的精神與物質(zhì)的享受，但是在這些享受的背后，我們不能忽視經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對于各種能源的巨大消耗與需求。調(diào)查資料顯示，全球的不可再生資源例如石油等，將會在未來的時間里長期嚴(yán)重匱乏甚至枯竭。與此同時，這些能源在消耗過程中產(chǎn)生的CO2等也使我們的環(huán)境變得越來越差。在這種情況下，水電吸引了越來越多關(guān)注的目光，而水輪發(fā)電機(jī)在水電站的正常生產(chǎn)中扮演著不可或缺的角色，它的效率也直接影響著水電站的生產(chǎn)效率。

1.水輪發(fā)電機(jī)的常見故障

通常情況下，水輪發(fā)電機(jī)會出現(xiàn)三大故障，即①水輪機(jī)出現(xiàn)甩油情況，大部分的水電站工作人員都沒有對水輪機(jī)甩油提起足夠的重視，以至于最終由于問題的長期不斷積累而造成發(fā)電機(jī)定子線圈的外層發(fā)生了漏油的后果，進(jìn)一步造成了通風(fēng)孔被嚴(yán)重堵塞；②機(jī)器溫度長時間處于過高狀態(tài)，使得機(jī)器受到的損壞越來越嚴(yán)重，有時也會使得冷卻裝置水損耗，從而出現(xiàn)整個發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)行[1]；③發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

2.提高水輪發(fā)電機(jī)效率的常見方法

人們?yōu)榱颂岣咚啓C(jī)發(fā)電效率較常采用的方法有三種，第一盡量使用優(yōu)質(zhì)發(fā)電機(jī)，第二加大檢修力度，第三提高工作人員的整體素質(zhì)。事實證明上述三種方法在提高水輪發(fā)電機(jī)效率中確實發(fā)揮著一定的作用，但是它們?nèi)匀徊荒芎艽蟪潭壬咸岣咚啓C(jī)的發(fā)電效率。因此，我們需要一種更加有效的方法來達(dá)到提高水輪機(jī)發(fā)電效率的目 的。

3.更換新型軸承瓦

通常情況下人們會在立式水輪發(fā)電機(jī)組中安裝滑動軸承，而巴士合金瓦也是使用非常普遍的，它在機(jī)組轉(zhuǎn)動的過程中有效的避免了位移情況的出現(xiàn)[2]。軸承是發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成部分之一，然而它卻與能量的產(chǎn)生以及轉(zhuǎn)化沒有直接的聯(lián)系。很大一部分的人都認(rèn)為軸承瓦對于發(fā)電機(jī)組效率的高低沒有影響，但是當(dāng)換上彈性金屬塑料瓦后的結(jié)果卻是非常 積極的。本文將以某水電站為例，說明新型軸承對于水輪發(fā)電機(jī)組效率的影響。

3.1 實例

某水電站是海南省重要的水電站之一，裝機(jī)三臺，它們的總?cè)萘繛槎錗W，在此當(dāng)中的3*機(jī)為擴(kuò)建機(jī)組，水輪機(jī)為HLA244-LJ-165，發(fā)電機(jī)是SF-5000/20-3250，額定功率為五MW。工作人員在這一機(jī)組正式開始發(fā)電時就檢查出巴士合金瓦的溫度常常超出正常范圍，同時當(dāng)其滿負(fù)荷時也時常發(fā)出預(yù)告提示，其溫度始終高居六十多度，記錄顯示其溫度曾達(dá)到六十六攝氏度。雖然在對整個機(jī)組進(jìn)行檢查時并未發(fā)現(xiàn)任何違反相關(guān)技術(shù)規(guī)定的情況，并且工作人員還進(jìn)一步優(yōu)化了軸承中的冷卻供水管，但是最終依然沒能解決上述溫度問題[3]。隨后的幾年，該水電站相關(guān)人員經(jīng)過了認(rèn)真的討論研究，并于2005年引進(jìn)了一種新型的彈性金屬塑料瓦。之后在該年年末時將3*機(jī)組四處部件上的軸承瓦全部撤下并換上了新型的軸承瓦，而更換了軸承瓦之后水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率是很樂觀的。下表1、表2與表3為3*機(jī)組在使用巴士合金瓦與使用新型彈性金屬塑料瓦時近似的工況下，該機(jī)組的運(yùn)行出力、溫度以及擺度測量的比較表。

表1 軸瓦最高溫度對比

表2 機(jī)組在相近工況下的出力對比

表3 機(jī)組在相同出力（5000kW）下擺度、振動對比

3.2 分析

根據(jù)上表1，2，3中的數(shù)據(jù)我們可以很直觀的看出，在近似的工況中，更換新的軸承瓦之后琪在正常的運(yùn)行過程中的溫度有很大程度的降低，而且降低幅度大約在十七至二十二攝氏度之間。于此同時，水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中的位移情況也有效的避免了，數(shù)據(jù)分析顯示其擺動幅度在0.01與0.02毫米之間，振動幅度也降低了0.01毫米。除此之外，發(fā)電出力也有了明顯的增加，其增加量可達(dá)150到170千瓦之間，這也就說明了一個問題，即發(fā)電機(jī)的效率確實是得到了提高。但是更換了新型軸承瓦之后使得發(fā)電機(jī)的效率明顯提高的原因是什么呢？工作人員在研究分析之后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這一情況的最終原因是彈性金屬塑料瓦的材質(zhì)。這種塑料瓦通常是由氟塑料與鋼瓦構(gòu)成的，它本質(zhì)是一種復(fù)合軸承瓦，而且它的摩擦系數(shù)一般介于0.04與0.08之間，與之相比而言巴士合金瓦的摩擦系數(shù)就很小，僅介于0.15與0.20之間。因此，根據(jù)物理知識可知，當(dāng)作用力大小與方向相同時，兩個不同的物體中摩擦系數(shù)較大的將會受到較大的摩擦力。這樣一來，機(jī)械的損耗摩擦力將會明顯變小，而同時外界條件未發(fā)生任何變化，因此這就好比是它的輸出功率提高了，所以發(fā)電機(jī)組的效率也將會提高[4]。

3.3 結(jié)論

通過某電站3*機(jī)在使用巴士合金瓦與彈性金屬塑料瓦時水輪發(fā)電機(jī)的效率比較，我們可以得出這樣的結(jié)論，即塑料瓦在水電站總體效率的提高有很多優(yōu)點，例如：①有效的降低了軸承的溫度；②增強(qiáng)了機(jī)組在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性；③明顯的提高了發(fā)電效率；④很大程度上節(jié)省了檢修成本，主要是由于這種塑料瓦沒有研刮軸瓦這一環(huán)節(jié)[5]。而上述塑料瓦的幾大優(yōu)點中，最需要我們提起重視是它對于水輪發(fā)電機(jī)效率的提高，這是由于在水頭、導(dǎo)葉開度等條件一樣的情況下，整個機(jī)組的發(fā)電出力量達(dá)到了一百五十到一百七十之間，也就是某水電站的生產(chǎn)效率提高了大概3.1%，同時這也說明水電站的水的利用率也隨之提高了。站在經(jīng)濟(jì)的角度來說，如果將每年的發(fā)電時間設(shè)置為六千七百二十小時，那么這種提高發(fā)電效率的方法就可以每小時大概增加一千兆瓦左右，若按照每瓦0.25元計算，那么最終可增加大概二十五萬元的收益。之后再減去塑料瓦的成本十三萬元，那么水電站將每年在軸瓦這一部件中獲得十二萬元的經(jīng)濟(jì)收益。因此我們可以得出最終結(jié)論：更換彈性金屬塑料瓦對于立式水輪發(fā)電機(jī)組來說能夠有效的提高其發(fā)電效率，同時這也應(yīng)成為我國非大型水電站采取的節(jié)能的重要方法之一[6]。

4.結(jié)語

研究人員對于如何提高水電站發(fā)電效率的研究并沒有停止過，而與此同時我國各大水電站又不斷引進(jìn)各種先進(jìn)的技術(shù)來促進(jìn)我國水電站的發(fā)展，因此我們有足夠的理由相信，在未來的時間里我國的水電站必將會實現(xiàn)低消耗高發(fā)電的重要目標(biāo)。目前，人們已經(jīng)提出了多種提高水電站發(fā)電效率的方法，在實踐中對其進(jìn)行了探索，例如防止發(fā)電機(jī)出現(xiàn)并網(wǎng)情況等，并得到了較好的成果。本文提出并以某水電站為例研究了更換新型彈性金屬塑料瓦能夠有效提高機(jī)組發(fā)電效率，以期加快我國水電站的發(fā)展，同時最大限度的節(jié)省水能源，造福人民。

[1]勞西岑.更換新型軸承瓦可提高水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率[J].新能源,2010(09):55.

[2]張旭杰.淺談如何實現(xiàn)水電站水輪發(fā)電機(jī)組的高質(zhì)量運(yùn)作[J].數(shù)字產(chǎn)業(yè),2011(12):94.

[3]余岢三.水輪發(fā)電機(jī)實測損耗大效率低的原因分析[J].水電站機(jī)電技術(shù),2009(03):12-17.

[4]阿爾塞.伊泰普水電站水輪發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化調(diào)度[J].水利水電快報,2010(20):1-4.

[5]趙磊.水輪發(fā)電機(jī)組主軸系統(tǒng)水電機(jī)耦合震動特性研究[D].昆明理工大學(xué),2010(3).

[6]趙士云.提高水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益的對策[J].水利水電快 報,2012(23):17-21.