解析如何提高水轮发电机效率

云南鸿立招标代理有限公司 周云龙

快速向前迈进的世界经济为世界范围内的人们提供了越来越多的精神与物质的享受，但是在这些享受的背后，我们不能忽视经济的发展对于各种能源的巨大消耗与需求。调查资料显示，全球的不可再生资源例如石油等，将会在未来的时间里长期严重匮乏甚至枯竭。与此同时，这些能源在消耗过程中产生的CO2等也使我们的环境变得越来越差。在这种情况下，水电吸引了越来越多关注的目光，而水轮发电机在水电站的正常生产中扮演着不可或缺的角色，它的效率也直接影响着水电站的生产效率。

1.水轮发电机的常见故障

通常情况下，水轮发电机会出现三大故障，即①水轮机出现甩油情况，大部分的水电站工作人员都没有对水轮机甩油提起足够的重视，以至于最终由于问题的长期不断积累而造成发电机定子线圈的外层发生了漏油的后果，进一步造成了通风孔被严重堵塞；②机器温度长时间处于过高状态，使得机器受到的损坏越来越严重，有时也会使得冷却装置水损耗，从而出现整个发电机无法正常运行[1]；③发电机并网。

2.提高水轮发电机效率的常见方法

人们为了提高水轮机发电效率较常采用的方法有三种，第一尽量使用优质发电机，第二加大检修力度，第三提高工作人员的整体素质。事实证明上述三种方法在提高水轮发电机效率中确实发挥着一定的作用，但是它们仍然不能很大程度上提高水轮机的发电效率。因此，我们需要一种更加有效的方法来达到提高水轮机发电效率的目 的。

3.更换新型轴承瓦

通常情况下人们会在立式水轮发电机组中安装滑动轴承，而巴士合金瓦也是使用非常普遍的，它在机组转动的过程中有效的避免了位移情况的出现[2]。轴承是发电机组的构成部分之一，然而它却与能量的产生以及转化没有直接的联系。很大一部分的人都认为轴承瓦对于发电机组效率的高低没有影响，但是当换上弹性金属塑料瓦后的结果却是非常 积极的。本文将以某水电站为例，说明新型轴承对于水轮发电机组效率的影响。

3.1 实例

某水电站是海南省重要的水电站之一，装机三台，它们的总容量为二十五MW，在此当中的3*机为扩建机组，水轮机为HLA244-LJ-165，发电机是SF-5000/20-3250，额定功率为五MW。工作人员在这一机组正式开始发电时就检查出巴士合金瓦的温度常常超出正常范围，同时当其满负荷时也时常发出预告提示，其温度始终高居六十多度，记录显示其温度曾达到六十六摄氏度。虽然在对整个机组进行检查时并未发现任何违反相关技术规定的情况，并且工作人员还进一步优化了轴承中的冷却供水管，但是最终依然没能解决上述温度问题[3]。随后的几年，该水电站相关人员经过了认真的讨论研究，并于2005年引进了一种新型的弹性金属塑料瓦。之后在该年年末时将3*机组四处部件上的轴承瓦全部撤下并换上了新型的轴承瓦，而更换了轴承瓦之后水轮发电机的运行效率是很乐观的。下表1、表2与表3为3*机组在使用巴士合金瓦与使用新型弹性金属塑料瓦时近似的工况下，该机组的运行出力、温度以及摆度测量的比较表。

表1 轴瓦最高温度对比

表2 机组在相近工况下的出力对比

表3 机组在相同出力（5000kW）下摆度、振动对比

3.2 分析

根据上表1，2，3中的数据我们可以很直观的看出，在近似的工况中，更换新的轴承瓦之后琪在正常的运行过程中的温度有很大程度的降低，而且降低幅度大约在十七至二十二摄氏度之间。于此同时，水轮发电机在运行过程中的位移情况也有效的避免了，数据分析显示其摆动幅度在0.01与0.02毫米之间，振动幅度也降低了0.01毫米。除此之外，发电出力也有了明显的增加，其增加量可达150到170千瓦之间，这也就说明了一个问题，即发电机的效率确实是得到了提高。但是更换了新型轴承瓦之后使得发电机的效率明显提高的原因是什么呢？工作人员在研究分析之后发现出现这一情况的最终原因是弹性金属塑料瓦的材质。这种塑料瓦通常是由氟塑料与钢瓦构成的，它本质是一种复合轴承瓦，而且它的摩擦系数一般介于0.04与0.08之间，与之相比而言巴士合金瓦的摩擦系数就很小，仅介于0.15与0.20之间。因此，根据物理知识可知，当作用力大小与方向相同时，两个不同的物体中摩擦系数较大的将会受到较大的摩擦力。这样一来，机械的损耗摩擦力将会明显变小，而同时外界条件未发生任何变化，因此这就好比是它的输出功率提高了，所以发电机组的效率也将会提高[4]。

3.3 结论

通过某电站3*机在使用巴士合金瓦与弹性金属塑料瓦时水轮发电机的效率比较，我们可以得出这样的结论，即塑料瓦在水电站总体效率的提高有很多优点，例如：①有效的降低了轴承的温度；②增强了机组在运行过程中的稳定性；③明显的提高了发电效率；④很大程度上节省了检修成本，主要是由于这种塑料瓦没有研刮轴瓦这一环节[5]。而上述塑料瓦的几大优点中，最需要我们提起重视是它对于水轮发电机效率的提高，这是由于在水头、导叶开度等条件一样的情况下，整个机组的发电出力量达到了一百五十到一百七十之间，也就是某水电站的生产效率提高了大概3.1%，同时这也说明水电站的水的利用率也随之提高了。站在经济的角度来说，如果将每年的发电时间设置为六千七百二十小时，那么这种提高发电效率的方法就可以每小时大概增加一千兆瓦左右，若按照每瓦0.25元计算，那么最终可增加大概二十五万元的收益。之后再减去塑料瓦的成本十三万元，那么水电站将每年在轴瓦这一部件中获得十二万元的经济收益。因此我们可以得出最终结论：更换弹性金属塑料瓦对于立式水轮发电机组来说能够有效的提高其发电效率，同时这也应成为我国非大型水电站采取的节能的重要方法之一[6]。

4.结语

研究人员对于如何提高水电站发电效率的研究并没有停止过，而与此同时我国各大水电站又不断引进各种先进的技术来促进我国水电站的发展，因此我们有足够的理由相信，在未来的时间里我国的水电站必将会实现低消耗高发电的重要目标。目前，人们已经提出了多种提高水电站发电效率的方法，在实践中对其进行了探索，例如防止发电机出现并网情况等，并得到了较好的成果。本文提出并以某水电站为例研究了更换新型弹性金属塑料瓦能够有效提高机组发电效率，以期加快我国水电站的发展，同时最大限度的节省水能源，造福人民。

[1]劳西岑.更换新型轴承瓦可提高水轮发电机组的发电效率[J].新能源,2010(09):55.

[2]张旭杰.浅谈如何实现水电站水轮发电机组的高质量运作[J].数字产业,2011(12):94.

[3]余岢三.水轮发电机实测损耗大效率低的原因分析[J].水电站机电技术,2009(03):12-17.

[4]阿尔塞.伊泰普水电站水轮发电机组的优化调度[J].水利水电快报,2010(20):1-4.

[5]赵磊.水轮发电机组主轴系统水电机耦合震动特性研究[D].昆明理工大学,2010(3).

[6]赵士云.提高水轮发电机组经济效益的对策[J].水利水电快 报,2012(23):17-21.