對(duì)水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性及振動(dòng)的相關(guān)探究

【摘要】對(duì)水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性以及振動(dòng)分析，不僅是每一個(gè)水利水電工程相關(guān)負(fù)責(zé)人需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，同時(shí)也是相關(guān)技術(shù)維護(hù)人員需要不斷改進(jìn)和完善的重要工作。本文主要對(duì)我國(guó)水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性以及振動(dòng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討，從而促進(jìn)我國(guó)水利事業(yè)不斷發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】水電機(jī)組；運(yùn)行穩(wěn)定性；振動(dòng)

一般情況下，在我國(guó)水電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，電氣以及水力和相關(guān)機(jī)械都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生重要影響作用。由于各水輪機(jī)組相關(guān)零部件質(zhì)量不同，從而導(dǎo)致水輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。除此之外，水電機(jī)組運(yùn)行設(shè)備穩(wěn)定性還與水管渦帶具有一定關(guān)系。這些不同因素，都會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)相關(guān)運(yùn)行故障。

1.對(duì)水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性及振動(dòng)的相關(guān)評(píng)判

1.1 水電機(jī)組的振動(dòng)與擺度評(píng)判

通過(guò)對(duì)我國(guó)水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行故障診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，《在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量和評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)》中第五部分相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)詳細(xì)針對(duì)水力發(fā)電廠中的水電機(jī)組振動(dòng)與擺度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了判定；與此同時(shí)，《旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格對(duì)水力發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行定值進(jìn)行了界定。若是要按照發(fā)電機(jī)廠的自身情況來(lái)制定符合實(shí)際情況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，則可以依照《旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)定》中的第一部分相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)制定，同時(shí)應(yīng)該隨時(shí)對(duì)水輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2 水力發(fā)電機(jī)組的水壓脈動(dòng)評(píng)判

關(guān)于水電機(jī)組的水壓脈動(dòng)，在水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中與輪轉(zhuǎn)模型實(shí)驗(yàn)相關(guān)驗(yàn)收規(guī)程中可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)定。尤其是在水力機(jī)械振動(dòng)及脈動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)測(cè)試規(guī)程中，可對(duì)水電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)值以及振動(dòng)參數(shù)值進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)也進(jìn)一步擬定了水電機(jī)組水輪機(jī)水壓脈動(dòng)的具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

2.水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性及振動(dòng)分析

在我國(guó)的水電機(jī)組中常見(jiàn)的問(wèn)題之一就是振動(dòng)問(wèn)題，這一問(wèn)題難以避免。與此同時(shí)，水電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中其它相關(guān)部件會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，通常振動(dòng)的幅度大小沒(méi)有具體的范圍，但是如果振動(dòng)值超過(guò)設(shè)備運(yùn)行的最大要求范圍，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生故障。因此，為了不斷延長(zhǎng)水電機(jī)組相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行周期，需要技術(shù)人員對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行查找。具體來(lái)講，機(jī)械以及電磁和水力是導(dǎo)致整個(gè)水電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)以及產(chǎn)生振動(dòng)的主要因素。

通常情況下，當(dāng)水電站的水電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，由于受到摩擦力以及機(jī)械慣性等多種不同因素影響。因此，會(huì)使設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生振動(dòng)。究其原因，主要是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡以及水電機(jī)組的軸線位置出錯(cuò)、系統(tǒng)軸承出現(xiàn)運(yùn)行缺陷等導(dǎo)致。如果經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)水電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)以及振動(dòng)是由于動(dòng)水壓力過(guò)大導(dǎo)致，則很有可能是由于渦輪開(kāi)裂以及水力不均、尾水管不穩(wěn)定所致。此外，如果水電機(jī)組受到電磁波的干擾也會(huì)導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障。這一情況出現(xiàn)的主要原因是發(fā)電機(jī)的相位不對(duì)稱(chēng)或電機(jī)短路。不管是哪一種因素導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)，需要設(shè)備維護(hù)以及技術(shù)操作人員高度重視這一問(wèn)題，通過(guò)采取科學(xué)的措施防止運(yùn)行故障出現(xiàn)。

3.防止水電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定性及產(chǎn)生振動(dòng)的改進(jìn)建議

3.1 要不斷加強(qiáng)水電機(jī)組相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)科學(xué)性

在具體優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要確保水輪機(jī)的水流裝機(jī)葉片頭不會(huì)出現(xiàn)在水流入口處，從而防止形成沖角；與此同時(shí)，要確保水輪機(jī)的出水口方向帶有正環(huán)量，從而避免水流逆行。由于在沖角過(guò)大的情況下，水流裝機(jī)葉片頭部位置會(huì)脫硫，從而形成葉道渦，由此而導(dǎo)致水壓脈動(dòng)產(chǎn)生低頻或者高頻問(wèn)題。因此，想要避免上述問(wèn)題出現(xiàn)，就需要確保水電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。通過(guò)科學(xué)處理導(dǎo)葉出水口部位葉道渦和卡門(mén)渦的問(wèn)題及轉(zhuǎn)輪葉片運(yùn)行問(wèn)題，從而防止水輪機(jī)出現(xiàn)壓力脈動(dòng)以及空蝕現(xiàn)象。在此過(guò)程中，還需要不斷對(duì)水頭的變化情況進(jìn)行有效控制，從而有效減小其變化幅度。一般而言，最佳水頭幅度應(yīng)該控制在35%左右。與此同時(shí)，不斷減小水電機(jī)組的單位轉(zhuǎn)速。通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)水頭設(shè)計(jì)方式，從而提高水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，并對(duì)水電機(jī)的水頭振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行有效控制。

3.2 進(jìn)一步優(yōu)化水電機(jī)組技術(shù)操作流程

在對(duì)水電機(jī)組的相關(guān)運(yùn)行部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能盲目選擇較大參數(shù)的運(yùn)行設(shè)備，通過(guò)適當(dāng)減少水輪機(jī)葉片數(shù)目以及葉片實(shí)際厚度，在設(shè)備選型時(shí)，盡量選擇具有負(fù)傾角的水輪機(jī)葉片，從而使其更好地適應(yīng)不斷變化的高水頭。同時(shí)，要針對(duì)不同水電站的實(shí)際情況，在選擇水輪機(jī)葉片長(zhǎng)度與實(shí)際厚度時(shí)需要綜合考慮相關(guān)因素。一般而言，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該將水輪機(jī)過(guò)流表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為翼型結(jié)構(gòu)，通過(guò)不斷優(yōu)化技術(shù)工藝，從而采用精鑄性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，轉(zhuǎn)輪葉片等運(yùn)行設(shè)備需要經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床的科學(xué)加工。在技術(shù)加工時(shí)，為了防止水電機(jī)組運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)裂紋，應(yīng)該采用熱處理技術(shù)工藝以及焊接和探傷等有效降低水輪機(jī)組的殘余力。

3.3 確保水電機(jī)組能夠正常安全運(yùn)行

除了上述相關(guān)技術(shù)措施之外，還應(yīng)該在日常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)規(guī)范的技術(shù)操作流程確保水電機(jī)組正常、安全運(yùn)行。比如，在水電機(jī)組相關(guān)設(shè)備停機(jī)以及啟動(dòng)和加載、卸載等運(yùn)行環(huán)節(jié)，需要相關(guān)操作人員或技術(shù)管理人員進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而避免盲目操作實(shí)踐，導(dǎo)致水電機(jī)組運(yùn)行設(shè)備壽命不斷縮減。通常情況下，技術(shù)人員如果不能按照相關(guān)技術(shù)操作流程進(jìn)行管理和控制，則會(huì)導(dǎo)致水電機(jī)組的水輪機(jī)葉片產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象。特別是對(duì)于一些額定水頭值相對(duì)較低的水電機(jī)組而言，需要不斷加大水頭高度，從而使水輪機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。只有采取嚴(yán)格的技術(shù)控制措施，才能有效緩解以及不斷提升水電站水電機(jī)組的出力程度，從而拓展水電機(jī)組的技術(shù)調(diào)節(jié)范圍，以此防范水輪機(jī)組在日常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的葉片開(kāi)裂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響以及相關(guān)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，水電工程在生活中的作用越來(lái)越大，同時(shí)經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，我國(guó)水力發(fā)電技術(shù)取得了重要的突破。但是，隨著水電機(jī)組相關(guān)運(yùn)行設(shè)備不斷增多，機(jī)械的運(yùn)行調(diào)試以及安裝等相關(guān)工作需要進(jìn)一步完善，因此，對(duì)水利工程的發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響。

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