對水電機組運行穩定性及振動的相關探究

【摘要】對水電機組運行穩定性以及振動分析，不僅是每一個水利水電工程相關負責人需要重點關注的問題，同時也是相關技術維護人員需要不斷改進和完善的重要工作。本文主要對我國水電機組運行穩定性以及振動相關內容進行探討，從而促進我國水利事業不斷發展。

【關鍵詞】水電機組；運行穩定性；振動

一般情況下，在我國水電機組運行過程中，電氣以及水力和相關機械都會對其產生重要影響作用。由于各水輪機組相關零部件質量不同，從而導致水輪機的運行穩定性受到嚴重影響。除此之外，水電機組運行設備穩定性還與水管渦帶具有一定關系。這些不同因素，都會導致水輪機組在運行過程中出現相關運行故障。

1.對水電機組運行穩定性及振動的相關評判

1.1 水電機組的振動與擺度評判

通過對我國水力發電機組運行故障診斷標準進行研究發現，《在非旋轉部件上測量和評價機器的機械振動》中第五部分相關內容已經詳細針對水力發電廠中的水電機組振動與擺度標準進行了判定；與此同時，《旋轉機械轉軸徑向振動的測量和評定》標準嚴格對水力發電廠中發電機組的運行定值進行了界定。若是要按照發電機廠的自身情況來制定符合實際情況的評價標準，則可以依照《旋轉機械轉軸徑向振動的測量和評定》中的第一部分相關內容進行科學制定，同時應該隨時對水輪機系統的運行參數進行實時監測。

1.2 水力發電機組的水壓脈動評判

關于水電機組的水壓脈動，在水電機組轉輪運行技術標準中與輪轉模型實驗相關驗收規程中可以對其進行評定。尤其是在水力機械振動及脈動現場相關測試規程中，可對水電機組的運行參數值以及振動參數值進行預警，同時也進一步擬定了水電機組水輪機水壓脈動的具體評判標準。

2.水電機組運行穩定性及振動分析

在我國的水電機組中常見的問題之一就是振動問題，這一問題難以避免。與此同時，水電機組運行過程中其它相關部件會出現振動情況，通常振動的幅度大小沒有具體的范圍，但是如果振動值超過設備運行的最大要求范圍，則會導致整個系統運行產生故障。因此，為了不斷延長水電機組相關運行設備的運行周期，需要技術人員對存在的問題及時進行查找。具體來講，機械以及電磁和水力是導致整個水電機組運行不穩以及產生振動的主要因素。

通常情況下，當水電站的水電機組在運行過程中，由于受到摩擦力以及機械慣性等多種不同因素影響。因此，會使設備運行產生振動。究其原因，主要是由于轉子質量不平衡以及水電機組的軸線位置出錯、系統軸承出現運行缺陷等導致。如果經過排查發現水電機組運行不穩以及振動是由于動水壓力過大導致，則很有可能是由于渦輪開裂以及水力不均、尾水管不穩定所致。此外，如果水電機組受到電磁波的干擾也會導致相關設備運行出現故障。這一情況出現的主要原因是發電機的相位不對稱或電機短路。不管是哪一種因素導致問題出現，需要設備維護以及技術操作人員高度重視這一問題，通過采取科學的措施防止運行故障出現。

3.防止水電機組運行不穩定性及產生振動的改進建議

3.1 要不斷加強水電機組相關運行設備的設計科學性

在具體優化設計過程中，要確保水輪機的水流裝機葉片頭不會出現在水流入口處，從而防止形成沖角；與此同時，要確保水輪機的出水口方向帶有正環量，從而避免水流逆行。由于在沖角過大的情況下，水流裝機葉片頭部位置會脫硫，從而形成葉道渦，由此而導致水壓脈動產生低頻或者高頻問題。因此，想要避免上述問題出現，就需要確保水電機組能夠正常運行。通過科學處理導葉出水口部位葉道渦和卡門渦的問題及轉輪葉片運行問題，從而防止水輪機出現壓力脈動以及空蝕現象。在此過程中，還需要不斷對水頭的變化情況進行有效控制，從而有效減小其變化幅度。一般而言，最佳水頭幅度應該控制在35%左右。與此同時，不斷減小水電機組的單位轉速。通過進一步改進水頭設計方式，從而提高水電機組的運行穩定性，并對水電機的水頭振動問題進行有效控制。

3.2 進一步優化水電機組技術操作流程

在對水電機組的相關運行部件進行優化設計過程中，不能盲目選擇較大參數的運行設備，通過適當減少水輪機葉片數目以及葉片實際厚度，在設備選型時，盡量選擇具有負傾角的水輪機葉片，從而使其更好地適應不斷變化的高水頭。同時，要針對不同水電站的實際情況，在選擇水輪機葉片長度與實際厚度時需要綜合考慮相關因素。一般而言，在設計過程中，應該將水輪機過流表面結構設計為翼型結構，通過不斷優化技術工藝，從而采用精鑄性的結構構件，轉輪葉片等運行設備需要經過數控機床的科學加工。在技術加工時，為了防止水電機組運行設備出現裂紋，應該采用熱處理技術工藝以及焊接和探傷等有效降低水輪機組的殘余力。

3.3 確保水電機組能夠正常安全運行

除了上述相關技術措施之外，還應該在日常運行過程中，通過規范的技術操作流程確保水電機組正常、安全運行。比如，在水電機組相關設備停機以及啟動和加載、卸載等運行環節，需要相關操作人員或技術管理人員進行嚴格控制，從而避免盲目操作實踐，導致水電機組運行設備壽命不斷縮減。通常情況下，技術人員如果不能按照相關技術操作流程進行管理和控制，則會導致水電機組的水輪機葉片產生開裂現象。特別是對于一些額定水頭值相對較低的水電機組而言，需要不斷加大水頭高度，從而使水輪機組的運行穩定性進一步提高。只有采取嚴格的技術控制措施，才能有效緩解以及不斷提升水電站水電機組的出力程度，從而拓展水電機組的技術調節范圍，以此防范水輪機組在日常運行過程中出現嚴重的葉片開裂現象，從而導致水電機組運行穩定性受到影響以及相關運行設備產生振動。

4.結束語

綜上所述，隨著我國經濟社會不斷發展，水電工程在生活中的作用越來越大，同時經過技術改造，我國水力發電技術取得了重要的突破。但是，隨著水電機組相關運行設備不斷增多，機械的運行調試以及安裝等相關工作需要進一步完善，因此，對水利工程的發展造成了嚴重的影響。

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