電廠水能及動(dòng)力工程存在的主要問題研究

孫必作

摘? ?要：電能是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵能源之一，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家整體的能源需求量逐步增加。為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，節(jié)能環(huán)保理念成為了各行各業(yè)新型的發(fā)展理念。從目前發(fā)展形勢(shì)來看，水能發(fā)電設(shè)備成為了目前電廠發(fā)電的重要設(shè)備。本文對(duì)電廠水能及動(dòng)力工程存在的問題進(jìn)行了相應(yīng)分析。

關(guān)鍵詞：電廠水能? 動(dòng)力工程? 問題? 解決措施

1? 水力發(fā)電原理

水資源在被應(yīng)用過程中，不僅可以提升水資源利用率，也可以減少煤炭等常規(guī)能源發(fā)電所帶來的環(huán)境污染。水力發(fā)電原理是：水動(dòng)機(jī)在動(dòng)能推動(dòng)下會(huì)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。通過將發(fā)電機(jī)連接到水輪機(jī)上，水的重力會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并推動(dòng)水動(dòng)機(jī)進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而促使發(fā)電機(jī)執(zhí)行發(fā)電操作。另外，通過提升水位，來促使水流沖水輪機(jī)，提升水輪機(jī)轉(zhuǎn)速。通過水力發(fā)電，我們可以看出：水位差與水輪機(jī)動(dòng)能、發(fā)電能量之間成正比例。

2? 水能及動(dòng)力工程概述

水能及動(dòng)力工程是指通過將水能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，可以幫助工作人員及時(shí)地分析出水能及動(dòng)力工程存在的問題，并制定出適宜的解決措施。在現(xiàn)實(shí)中，電廠水能及動(dòng)力工程不僅提升了電廠生產(chǎn)質(zhì)量與效率，也可以有效地解決過往傳統(tǒng)電廠發(fā)電過程中存在的環(huán)境污染問題。從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用來看，由于水能及動(dòng)力工程具有著節(jié)能環(huán)保、生態(tài)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使其應(yīng)用范圍較為廣泛。從未來發(fā)展趨勢(shì)來看，水能及動(dòng)力工程將會(huì)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)相融合，進(jìn)而在更多的領(lǐng)域被應(yīng)用，進(jìn)而將其自身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值充分的發(fā)揮出來。

3? 電廠水能及動(dòng)力工程存在的主要問題

3.1 一次調(diào)頻問題

并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)會(huì)受到外界負(fù)荷的影響，并導(dǎo)致頻率發(fā)生相應(yīng)的變化。隨著頻率變化，并網(wǎng)機(jī)組會(huì)相應(yīng)的發(fā)生負(fù)荷增減變化，進(jìn)而確保電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而一次調(diào)頻則是并網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)節(jié)過程的總和。焓降量的變化會(huì)隨著水輪機(jī)的變化而變化。換而言之，水輪機(jī)在發(fā)生變化后，焓降變化會(huì)呈現(xiàn)出調(diào)節(jié)中間級(jí)與最末級(jí)兩種變化。調(diào)節(jié)級(jí)是指在第一閥全開的情況下，流量增加會(huì)帶動(dòng)壓力的增加，而焓降數(shù)值則會(huì)大于調(diào)節(jié)級(jí)的數(shù)值。且當(dāng)流量變小時(shí)，壓力也會(huì)減少，進(jìn)而增大調(diào)節(jié)級(jí)的數(shù)值，并大于焓降值。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)級(jí)焓降量處于最大值時(shí)，是在第一閥全開，并且第二閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)。調(diào)節(jié)級(jí)處于中間級(jí)時(shí)，且工況并未出現(xiàn)相應(yīng)變化時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)與焓降量均不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)為最末級(jí)時(shí)，且流量增加時(shí)，壓力會(huì)減小，且焓降值會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的增加。反之，當(dāng)流量減少時(shí)，壓力則會(huì)增大，且焓降值會(huì)相應(yīng)地減少。

在實(shí)際應(yīng)用中，噴管調(diào)節(jié)主要涵蓋了以下內(nèi)容。調(diào)節(jié)閥所允許通過的流量各有不同。當(dāng)流量達(dá)到最大時(shí)，調(diào)節(jié)閥數(shù)一旦增加，則調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)也會(huì)增加。反之，當(dāng)調(diào)節(jié)閥數(shù)減少時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)也會(huì)減少。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)部分負(fù)荷時(shí)，噴管調(diào)節(jié)所起到的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于節(jié)流調(diào)節(jié)效果。當(dāng)工況發(fā)生相應(yīng)變化時(shí)，汽室溫度也會(huì)發(fā)生相解決此類問題，工作人員可以借助于同步器進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。同時(shí)，通過同步器調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靜態(tài)特性線的平移調(diào)節(jié)。

3.2 水力發(fā)電機(jī)組軸系問題

水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，是影響水力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與運(yùn)行效率的關(guān)鍵因素。目前常見的運(yùn)行不穩(wěn)定問題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：控制環(huán)振動(dòng)、上蓋板振動(dòng);下機(jī)架基礎(chǔ)松動(dòng);機(jī)組處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，出現(xiàn)螺栓松動(dòng)現(xiàn)象等。

解決水力發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)問題，需要綜合考慮機(jī)械、水力與電氣三個(gè)方面。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)組偶爾出現(xiàn)故障，且未得到及時(shí)修理，如果機(jī)組能夠短時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則可以斷定電氣未出現(xiàn)故障。但機(jī)組帶著故障運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)組的故障將會(huì)越來越嚴(yán)重，進(jìn)而影響到機(jī)組整體壽命。通過調(diào)整水頭的高低狀態(tài)，如果機(jī)組故障得不到解決，則可以將水力因素排除。在機(jī)組運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，多是由機(jī)械影響因素引起，而現(xiàn)實(shí)中，機(jī)械影響因素具有著多樣性，工作人員需要經(jīng)過仔細(xì)檢測(cè)，來排查出對(duì)應(yīng)的機(jī)械因素。

為了提升工作質(zhì)量，并迅速地找出故障原因，工作人員需要加大水力機(jī)組排查力度。比如，如果水力發(fā)電機(jī)組由上下兩個(gè)導(dǎo)軸承組成，當(dāng)水力發(fā)電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，上導(dǎo)軸承與上機(jī)架就會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象。此時(shí)工作人員可以停止運(yùn)行水電機(jī)，并檢查下導(dǎo)軸承固定螺絲狀態(tài)。一般檢查后，我們發(fā)現(xiàn)，下導(dǎo)軸承固定螺絲出現(xiàn)了斷裂，且上導(dǎo)軸承的螺紋墊塊也出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂紋。

在故障檢查中，工作人員可以按照以下順序組織檢查工作。首先，工作人員檢查機(jī)組的各個(gè)部件是否性能正常。比如，檢查導(dǎo)軸承是否存在缺陷、機(jī)架是否存在松動(dòng)、各個(gè)連接處是否連接正常。其次，工作人員要檢查止漏環(huán)、定轉(zhuǎn)子性能是否正常。再次，工作人員需要科學(xué)合理地分析機(jī)組負(fù)責(zé)振動(dòng)的各個(gè)機(jī)器部件自有頻率是否正常，比如，機(jī)架、轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸的頻率。最后，借助于振動(dòng)故障檢測(cè)試驗(yàn)來科學(xué)合理地分析與查出故障原因。比如，通過振動(dòng)試驗(yàn)找出機(jī)組劇烈振動(dòng)的原因，并通過轉(zhuǎn)速試驗(yàn)來分析出轉(zhuǎn)子質(zhì)量。為了提升試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)性，工作人員需要逐步加大轉(zhuǎn)速，且當(dāng)上機(jī)架振動(dòng)幅度也隨之增大時(shí)，意味著轉(zhuǎn)子的質(zhì)量存在問題，即轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。同時(shí)，工作人員也可以進(jìn)行勵(lì)磁電流試驗(yàn)、負(fù)荷試驗(yàn)等，來檢測(cè)不同類型的振動(dòng)故障原因。

3.3 級(jí)組變工況問題

在變工況條件下，前后級(jí)組未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，每個(gè)級(jí)組的流量與級(jí)組前后產(chǎn)生的壓力平方差的平方根是以正比存在。另外，變工況條件下，前后級(jí)組均達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，可將級(jí)組流量與級(jí)前壓力調(diào)整為正比，并斷定變工況時(shí)，與級(jí)后參數(shù)無關(guān)系。當(dāng)水輪機(jī)受到水沖擊時(shí)，軸向推力會(huì)相應(yīng)地增大。且當(dāng)負(fù)荷瞬間增大時(shí)，軸向推力也會(huì)增大，葉片結(jié)成垢時(shí)，級(jí)組的軸向推力也會(huì)增大。

3.4 節(jié)流調(diào)節(jié)問題

在缺乏調(diào)節(jié)級(jí)時(shí)，且第一級(jí)處于全開狀態(tài)時(shí)，水在進(jìn)入到水輪機(jī)后，一旦發(fā)生工況變化，各級(jí)的溫度變化幅度相對(duì)較小，且負(fù)荷適應(yīng)性也相對(duì)較好。在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)生變工況時(shí)，不僅會(huì)造成節(jié)流損失，且會(huì)影響到電廠的經(jīng)濟(jì)效益。為了有效規(guī)避節(jié)流調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，發(fā)電廠需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)需要選擇容量較小的機(jī)組，或者選擇較大的機(jī)組基本負(fù)荷。如果級(jí)組數(shù)量較多，則機(jī)組的數(shù)值就會(huì)相應(yīng)地變小，臨界壓力數(shù)值也會(huì)變小。在現(xiàn)實(shí)中，為了保證發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，需要保證級(jí)組數(shù)量多于四級(jí)。在同一種工況條件下，各級(jí)級(jí)組的流量需要相同，而不同的工況條件下，各級(jí)的通流面積則保持不變。這樣可以幫助工作人員較為便捷地掌握相應(yīng)功率效率的具體變化情況，也可以較為便捷地掌握各個(gè)零部件間的具體受力情況。為了有效了解水輪機(jī)的具體通流情況，工作人員需要及時(shí)開展監(jiān)視工作，并根據(jù)各級(jí)機(jī)組的具體壓力情況來進(jìn)行有效判斷。

4? 結(jié)語

過往傳統(tǒng)的煤炭能源發(fā)電，會(huì)引發(fā)空氣污染等一系列的環(huán)境污染問題。同時(shí)，煤炭資源屬于不可再生資源，對(duì)其過度開采，勢(shì)必會(huì)造成煤炭資源的大幅度減少。為此，水能及動(dòng)力工程成為了電廠新時(shí)期的發(fā)電途徑。以上內(nèi)容著重分析了電廠水能及動(dòng)力工程存在的主要問題。希望可以給相關(guān)工作者帶來借鑒參考價(jià)值。

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