水能动力发电中水轮机组稳定性的影响因素及对策

杜郁彤

摘 要：水资源不仅是生命的基础保障性资源，同时也可以利用水能动力来发电。近年来，水力发电项目在新能源市场中的占比越来越高，为缓解地区用电需求提供了良好条件。在水能动力发电中，水轮机组是重要设备，其运行稳定性对生产安全和生产效率关系密切。文章对水能动力发电中 水轮机组运行稳定性的议题进行了探讨，分析了水能动力发电中影响水轮机组运行稳定性的因素，并对不同的原因进行分析并提出对策，围绕影响水轮机组运行稳定性的因素提出了优化建议和措施，供相关人士参考。

关键词：水能利用;水力发电;水轮机组;运行影响因素;稳定性;对策

1引言

利用水能动力进行发电是提高水资源利用率的重要方式。随着水力发电项目装机规模的增大，对水轮机组的运行维护和管理工作提出了更高的要求。为了更好地创造安全稳定的运行环境，对水能动力发电中水轮机组运行稳定性的影响因素进行分析十分必要。结合影响水轮机组运行稳定性的原因，提出科学的对策，提高水轮机组的运行可靠性，顺利实现发电生产目标。

2水能动力发电中影响水轮机组运行稳定性的因素

由于水资源环境本身具有波动性，因此当水力环境发生变化时，会对水轮机组的运行带来影响。一方面，水力不平衡会形成卡门涡列，尾水管的空腔中发生压力脉动。导叶开度调节变化过程中会引发叶片位置发生空化，继而引发机组振动。另一方面，水轮机组设备及部件安装质量是否合格会对机组运行稳定性造成影响。如果存在机组轴线对中不合格，或者部件存在缺陷，連接部位松紧度不合适，电磁组件安装质量不合格等情况，容易引发机组振动或设备故障，不利于水轮机安全稳定运行。

3影响水轮机组运行稳定性的原因及对策

水轮机组运行中，因励磁电流增大而破坏机组运行稳定。当降低定子端电压时，振动情况有所减弱;当转子回路中自动灭磁时，振动消失。可能的原因是转子线圈发生短路;定子或转子存在变形，造成二者间隙不对称;主轴和转子对中不合格。工作人员可以检查线圈，用示波器查看是否存在短路;对转子和定子之间的气隙进行检查和调整;对主轴和转子重新进行对中。

水轮机组运行中，空载无励造成强烈振动。当转速提升时振动幅度增大，党转速降低时也有明显振动。可能的原因是转子和转轮存在不平衡;主轴和转子对中不合格;推力轴承轴瓦位置不合理;主轴法兰松动;喷嘴和水斗的组合关系不合理。工作人员可以对转子和转轮的平衡关系进行监测，通过动态平衡试验消除不平衡现象;对主轴和转子重新进行对中;从新调整励磁机转子位置、推力轴承轴瓦位置;检查主轴法兰，确保连接紧固;调整喷嘴和水斗组合关系。

水轮机运行中出现振动，当增大负荷后，振动强度有所减轻。可能的原因是机组主轴轴线不当;推力轴承轴瓦位置不合理。工作呢人员可对机组轴线重新进行调整，对推力轴承轴瓦位置进行校正。当增大运行负荷后，振动强度随之增大。可能的原因是转轮边缘上的部件存在不对称。工作人员可以检查转轮边缘，清理掉突出物后用盖板遮盖;对止漏环进行检查;对支撑结构进行加固。

4水能动力发电中水轮机组运行稳定性的提升措施

第一，对水轮机组进行水力优化设计。水能动力发电中水轮机组运行不平稳主要是振动异常导致的，引发振动的重要原因之一就是空化和空蚀。机翼的空化和空蚀受到很多因素的影响，包括设备自身的型号、参数、外界环境条件等。为了更好地提高水轮机组设备对复杂水力环境的适应性，对机组设备进行水力优化设计是提高水轮机组运行稳定性的有效策略。叶片设计应充分考虑空化和空蚀现象，提升部件适应性，提升机组运行稳定性。翼型叶片的设计中，模拟叶片背面压力分布情况，将压力最低值设计在叶片出口边缘位置，这样可以使气泡溃灭发生在叶片外的区域，有效避免叶片主要部位发生空化和空蚀。转轮叶片设计将压力最低值设计在叶片尾部边缘，这样可以使气泡溃灭发生在叶片尾部，避免空化和空蚀对叶片造成严重影响，减少机组振动。在水轮机型号的选择和设计中，对水轮机的吸出高度、转速、空化系数等进行全面考量，选择最优水轮机机型。一般比转速越高需要转轮埋设深度越深，空化系数越大。因此，可优先选用比转速低的机型，有利于减少空蚀引发的机组振动。

第二，对水轮机组运行条件进行改善。在设计相对固定的条件下，通过改善水轮机运行条件，提高水轮机组运行稳定性。当设计工况偏离理想值较大时，运行速度、出流条件等也会发生改变，如果调整不当会加剧空化现象，使机组振动加剧。根据水电厂的实际运行环境，合理拟定水轮机组运行方式和运行参数，尽量使水轮机组保持在最优工况区。在非设计工况下运行时，可在转轮下部补气，人为破坏空化空蚀现象，减轻机组振动，提升运行稳定性。

第三，对水轮机组运行加强监测诊断。加强信息化技术应用，对水轮机组设备的运行工况进行有效监测，利用软件对水轮机组运行异常情况进行分析诊断，更好地掌握水轮机组运行变化情况，第一时间做出解决和应对策略，避免运行缺陷或故障恶化，引发严重生产事故。构建水轮机组运行数据库，分析数据的内在关联，为开展水轮机水力优化分析和设备诊断维护工作提供信息支持，优化方案策略，提高运行水平。

5结语

综上所述，水能动力发电是水资源利用的重要方式之一。随着水电装机规模的增大，水轮机组运行管理工作越发重要。由于水轮机组运行中受到多方面因素的影响，在不同程度上影响着水轮机组运行的稳定性。因此，必须加强水轮机组运行稳定性分析。结合影响水轮机组运行稳定性的原因，通过对水轮机组进行水力优化设计，对水轮机组运行条件进行改善，对水轮机组运行加强监测诊断，提高水轮机组运行稳定性，保障水电站生产目标顺利实现。

参考文献

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