水輪機調速器特性研究綜述

【摘要】電力系統的負荷是不斷變化的，根據系統要求和水輪發電機組出力變化靈活的特點，水輪發電機組的出力需進行調節。根據系統負荷的變化迅速調節機組出力，滿足系統的要求；擔負系統短周期的負荷波動，調整系統頻率，使供電頻率保持不變。調速器要達到這種調節目的就必須有一定的結構來完成調節。

【關鍵詞】水輪機調速器；分類；特性；調試與維護

水輪機調速器作為水電站的基礎設備，它的作用尤為突出，能夠合理的選擇適合的水輪機調速器很重要。在整個水輪機的系統中，調速器是維持發電機組頻率穩定以及負載的重要環節，并且受自動化系統的控制，保證起作用的正常發揮，配合水電站完成發電工作。

一、水輪機組的分類

水利發電機組系統由水輪機組和發電機組構成，是利用水的勢能轉化為電能的主要設備。目前，絕大多數水輪機組都是用來帶動交流發電機組。水輪機組根據工作原理分為反擊式和沖擊式兩大類。目前，世界上單機容量最大的沖擊式機組為挪威的悉·西馬電站，其單機容量為315mW，水頭885m，轉速為300轉/min。反擊式機組則由水流沖擊的反作用力使轉輪旋轉而工作的，目前世界上單機容量最大的反擊式機組為中國的向家壩電站，其單機容量為800mW。沖擊式機組一般水壓保持恒定，主要是動能的轉換。反擊式機組水壓和動能均能變化，主要是壓力能的轉化。沖擊式機組根據水流方向又分為，切擊式和斜擊式兩大類，兩者射流的傾角不同。反擊式機組可分為混流式、軸流式和貫流式。斜擊式、軸流式和貫流式根據結構有定槳和轉槳式（由奧地利工程師卡普蘭在1920年發明的，故又稱卡普蘭水輪機）。

常用水輪機組特點歸結如下：

水斗式：適用于高山丘陵水量不大的高水頭地區，水頭一般在200m以上；

斜擊式：高水頭小流量中小型機組，水頭一般在40m～120m之間；

混流式：最常見機組，在水頭和負荷大時比軸流轉槳效率低；

軸流式：適用于平原河道上，水頭低于40m，定槳式槳葉固定在轉輪體上，適用于水頭變化不大的水電站，轉槳式水輪機的槳葉在輪體上可以調節，適用于水頭及負荷變化較大的水電站；

燈泡貫流式：適用于3m～20m低水頭大流量地區，發電機裝在水密的燈泡體內，故稱燈泡貫流式，轉輪既可以設計成定槳式，也可以設計成轉槳式。

二、水電站水輪機調速器的特點

1、操作性高

就我國目前水電站的情況來看，各個水電站的水輪機規模都比較大，在水電站發電過程中會有大量水經過水輪機，水輪機是靠水輪機調速器來有效控制水流的速度。

2、運行復雜，涉及面廣

水輪機調速器是一個復雜的部件，其內部機構復雜而繁瑣，其在運行的過程中需要經過多個步驟才能實現正常運轉，雖然在運行的過程中機械的運行速度很快，但是其運行的過程仍相對復雜，任何一個環節出現問題都將影響水輪機調速器的工作。水輪機調速器在工作的過程中經常會受到周邊各種因素的影響，這主要是因為其在運行的過程中涉及面較廣，其不僅要控制水流還要掌握發電機運行，維持機械正常運轉等。

3、功能多樣

水輪機調速器功能較多，擔負任務種類繁多，水輪機調速器功能的充分發揮是水輪機正常工作、水電站正常穩定發電的重要保證。隨著科學技術的不斷進步，水輪機的功能也日趨完善，現在的水輪機已經能夠并網和自動調劑。

三、水電站水輪機調速器的調試與維護

1、水電站水輪機調速器的調試

水輪機調速器內部結構相對復雜，在運行的過程中與水輪機的諸多方面都有著緊密的聯系。因此在對水輪機調速器進行檢修與維護工作后，有關工作人員一定要嚴格的做好水輪機調速器的調試工作，為水輪機調速器的正常運轉打好基礎。具體的來說水輪機調試工作主要包括兩方面，一方面是進行簡單的實驗。另一方面則是進行細致的檢查及調整。在對水電站水輪機調速器進行調試的過程中經常會遇見一些特殊的狀況，因此不同的調速器在調試的方法與步驟也不盡相同，下面筆者主要介紹一些水輪機調速器調試的一些基本步驟與方法：（1）實驗。實驗是對水輪機調速器進行調試的首要步驟，一般而言實驗分為靜態實驗與動態實驗，兩種實驗針對不同的問題進行檢測與分析。靜態實驗一般都在機器尚未充水前進行，主要是對調速器的轉速進行監測，確保調速器的運轉無誤。動態實驗要在機械充水后進行，這樣做的目的注意是為了測試調速器的質量，確保調速器的各項性能均符合水輪機的工作要求。（2）檢測。檢測是調試工作的又一項任務，其主要針對調速器的各項功能以及各配件的性能進行檢查。這種檢查一般有兩種形式，一是手動檢查。一是自動檢查。

2、水輪機調速器的維護

2.1 對油壓裝置進行監測

油壓裝置是水輪機調速器重要組成部件，在進行調速器維護工作的時候，主要應該對水輪機調速器的裝置進行數據監測，時刻對裝置內的油量油壓油溫等數據進行檢測。

2.2 對調速器濾油嘴進行清洗

在水輪機的使用過程中需要不斷與石油燃料等進行接觸，所以調試器經常會出現一些油污，這樣不僅會影響調試器的工作，還會使水輪機運轉過程中產生能源浪費，一定要及時對水輪機運行中產生的油污進行清理，藉此才能夠保障水輪機的安全快速運轉。

2.3 對調速器的零件進行潤滑

在水輪機運轉過程中，一定會在零件與零件之間產生或大或小的摩擦，工作人員應該注意各個零件的潤滑工作，確保各個零件之間的摩擦減到最少，這樣做既可以保證減緩設備損耗的速度，同時也可以保證調試器運轉的速度，從而合理地減少設備的開支和增加調試器工作的俠侶的效益。

2.4 定期對固件和電氣插件進行檢查

在進行水輪機調試的時候，固件和電氣插件的緊固程度有位關鍵，如果出現松脫現象，則一定會影響水輪機調速器的使用，容易使調速器出現故障，所以一定定期對固件和電氣插件進行檢查，避免松脫現象的出現。

結語

我們應在現有基礎上認真總結提高，自立更生地開發、生產優質的水輪機調速器。另外，我們還需吸收國外先進經驗，特別在加工質量和工藝水平上要急起直追，以使我國水輪機調速器產品質量全面達到國際先進水平，更好地滿足我國水電事業發展的需要，并逐步走向國際市場。

參考文獻：

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