水能動力發電中水輪機組穩定性的影響因素及對策

杜郁彤

摘?要：水資源不僅是生命的基礎保障性資源，同時也可以利用水能動力來發電。近年來，水力發電項目在新能源市場中的占比越來越高，為緩解地區用電需求提供了良好條件。在水能動力發電中，水輪機組是重要設備，其運行穩定性對生產安全和生產效率關系密切。文章對水能動力發電中 水輪機組運行穩定性的議題進行了探討，分析了水能動力發電中影響水輪機組運行穩定性的因素，并對不同的原因進行分析并提出對策，圍繞影響水輪機組運行穩定性的因素提出了優化建議和措施，供相關人士參考。

關鍵詞：水能利用;水力發電;水輪機組;運行影響因素;穩定性;對策

1引言

利用水能動力進行發電是提高水資源利用率的重要方式。隨著水力發電項目裝機規模的增大，對水輪機組的運行維護和管理工作提出了更高的要求。為了更好地創造安全穩定的運行環境，對水能動力發電中水輪機組運行穩定性的影響因素進行分析十分必要。結合影響水輪機組運行穩定性的原因，提出科學的對策，提高水輪機組的運行可靠性，順利實現發電生產目標。

2水能動力發電中影響水輪機組運行穩定性的因素

由于水資源環境本身具有波動性，因此當水力環境發生變化時，會對水輪機組的運行帶來影響。一方面，水力不平衡會形成卡門渦列，尾水管的空腔中發生壓力脈動。導葉開度調節變化過程中會引發葉片位置發生空化，繼而引發機組振動。另一方面，水輪機組設備及部件安裝質量是否合格會對機組運行穩定性造成影響。如果存在機組軸線對中不合格，或者部件存在缺陷，連接部位松緊度不合適，電磁組件安裝質量不合格等情況，容易引發機組振動或設備故障，不利于水輪機安全穩定運行。

3影響水輪機組運行穩定性的原因及對策

水輪機組運行中，因勵磁電流增大而破壞機組運行穩定。當降低定子端電壓時，振動情況有所減弱;當轉子回路中自動滅磁時，振動消失?？赡艿脑蚴寝D子線圈發生短路;定子或轉子存在變形，造成二者間隙不對稱;主軸和轉子對中不合格。工作人員可以檢查線圈，用示波器查看是否存在短路;對轉子和定子之間的氣隙進行檢查和調整;對主軸和轉子重新進行對中。

水輪機組運行中，空載無勵造成強烈振動。當轉速提升時振動幅度增大，黨轉速降低時也有明顯振動?？赡艿脑蚴寝D子和轉輪存在不平衡;主軸和轉子對中不合格;推力軸承軸瓦位置不合理;主軸法蘭松動;噴嘴和水斗的組合關系不合理。工作人員可以對轉子和轉輪的平衡關系進行監測，通過動態平衡試驗消除不平衡現象;對主軸和轉子重新進行對中;從新調整勵磁機轉子位置、推力軸承軸瓦位置;檢查主軸法蘭，確保連接緊固;調整噴嘴和水斗組合關系。

水輪機運行中出現振動，當增大負荷后，振動強度有所減輕?？赡艿脑蚴菣C組主軸軸線不當;推力軸承軸瓦位置不合理。工作呢人員可對機組軸線重新進行調整，對推力軸承軸瓦位置進行校正。當增大運行負荷后，振動強度隨之增大?？赡艿脑蚴寝D輪邊緣上的部件存在不對稱。工作人員可以檢查轉輪邊緣，清理掉突出物后用蓋板遮蓋;對止漏環進行檢查;對支撐結構進行加固。

4水能動力發電中水輪機組運行穩定性的提升措施

第一，對水輪機組進行水力優化設計。水能動力發電中水輪機組運行不平穩主要是振動異常導致的，引發振動的重要原因之一就是空化和空蝕。機翼的空化和空蝕受到很多因素的影響，包括設備自身的型號、參數、外界環境條件等。為了更好地提高水輪機組設備對復雜水力環境的適應性，對機組設備進行水力優化設計是提高水輪機組運行穩定性的有效策略。葉片設計應充分考慮空化和空蝕現象，提升部件適應性，提升機組運行穩定性。翼型葉片的設計中，模擬葉片背面壓力分布情況，將壓力最低值設計在葉片出口邊緣位置，這樣可以使氣泡潰滅發生在葉片外的區域，有效避免葉片主要部位發生空化和空蝕。轉輪葉片設計將壓力最低值設計在葉片尾部邊緣，這樣可以使氣泡潰滅發生在葉片尾部，避免空化和空蝕對葉片造成嚴重影響，減少機組振動。在水輪機型號的選擇和設計中，對水輪機的吸出高度、轉速、空化系數等進行全面考量，選擇最優水輪機機型。一般比轉速越高需要轉輪埋設深度越深，空化系數越大。因此，可優先選用比轉速低的機型，有利于減少空蝕引發的機組振動。

第二，對水輪機組運行條件進行改善。在設計相對固定的條件下，通過改善水輪機運行條件，提高水輪機組運行穩定性。當設計工況偏離理想值較大時，運行速度、出流條件等也會發生改變，如果調整不當會加劇空化現象，使機組振動加劇。根據水電廠的實際運行環境，合理擬定水輪機組運行方式和運行參數，盡量使水輪機組保持在最優工況區。在非設計工況下運行時，可在轉輪下部補氣，人為破壞空化空蝕現象，減輕機組振動，提升運行穩定性。

第三，對水輪機組運行加強監測診斷。加強信息化技術應用，對水輪機組設備的運行工況進行有效監測，利用軟件對水輪機組運行異常情況進行分析診斷，更好地掌握水輪機組運行變化情況，第一時間做出解決和應對策略，避免運行缺陷或故障惡化，引發嚴重生產事故。構建水輪機組運行數據庫，分析數據的內在關聯，為開展水輪機水力優化分析和設備診斷維護工作提供信息支持，優化方案策略，提高運行水平。

5結語

綜上所述，水能動力發電是水資源利用的重要方式之一。隨著水電裝機規模的增大，水輪機組運行管理工作越發重要。由于水輪機組運行中受到多方面因素的影響，在不同程度上影響著水輪機組運行的穩定性。因此，必須加強水輪機組運行穩定性分析。結合影響水輪機組運行穩定性的原因，通過對水輪機組進行水力優化設計，對水輪機組運行條件進行改善，對水輪機組運行加強監測診斷，提高水輪機組運行穩定性，保障水電站生產目標順利實現。

參考文獻

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