影響水輪發(fā)電機(jī)運行的因素分析

影響水輪發(fā)電機(jī)運行的因素分析水輪發(fā)電機(jī)對于我國的水力發(fā)電至關(guān)重要，在實際運行中，水輪發(fā)電機(jī)的運行會受到多種干擾因素的影響。為了我國電力生產(chǎn)的安全進(jìn)行和確保供電安全，我們必須對影響水輪發(fā)電機(jī)安全運行的因素進(jìn)行分析，探索如何對我國的水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。文章基于我國水力發(fā)電的現(xiàn)狀，對影響水輪發(fā)電機(jī)運行的因素進(jìn)行分析，探討如何對水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，確保我國的供電安全。標(biāo)簽：水輪發(fā)電機(jī)；安全運行；影響因素；保護(hù)措施.、八、-前言我國的水力資源豐富，天然具有水力發(fā)電的條件。三峽大壩的建成，標(biāo)志著我國的水力發(fā)電進(jìn)入了一個新的階段。水輪發(fā)電機(jī)是指以水輪機(jī)為原動機(jī)，利用水能的機(jī)械能，帶動水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸，進(jìn)而使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行機(jī)械運動，從而產(chǎn)生電能的一種機(jī)械。在實際運用中，由于受到泥沙、水生物等多方面的影響，會發(fā)生一些故障，這需要我們對這些影響因素進(jìn)行深入的分析，保障發(fā)電機(jī)的安全運轉(zhuǎn)。水輪發(fā)電機(jī)的運行特點目前，我國的水輪發(fā)電機(jī)發(fā)展趨勢是大容量、高比速，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，運行的安全變量也就相對增加。水輪發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)主要分為穩(wěn)定運行狀態(tài)和過渡過程運行狀態(tài)兩種。過渡過程運行狀態(tài)是指發(fā)電機(jī)沒有在最佳工作狀態(tài)下運行，是開機(jī)、負(fù)荷調(diào)節(jié)、停機(jī)、調(diào)相等一系列工作轉(zhuǎn)化中必不可少和不可避免的過渡階段。這一時期，調(diào)速器會控制導(dǎo)葉開合的大小，以保障水輪發(fā)電機(jī)迅速脫離這種運行狀態(tài)，達(dá)到最佳的工作狀態(tài)；穩(wěn)定運行狀態(tài)是指水輪發(fā)電機(jī)的各項運行參數(shù)盡在極小幅度下進(jìn)行擺動，安全平穩(wěn)地進(jìn)行發(fā)電工作。在這一階段，參數(shù)的變化會對水輪發(fā)電機(jī)造成很大的影響，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定狀態(tài)到達(dá)了一定的程度，就會引起水輪機(jī)的部件產(chǎn)生裂紋，或者是發(fā)生斷裂現(xiàn)象，不僅影響發(fā)電廠的發(fā)電工作，也會給國家造成重大的損失［1］。水輪發(fā)電機(jī)運行的影響因素水輪發(fā)電機(jī)的安全運行主要受到以下幾個方面的影響：設(shè)計安裝、機(jī)械振動、水力振動、人員操作失誤等。2.1設(shè)計方面的問題在設(shè)計方面，水輪發(fā)電機(jī)主要進(jìn)行水力設(shè)計。在水輪發(fā)電機(jī)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)的時候，轉(zhuǎn)輪出口的水流應(yīng)近法向流出，這種狀態(tài)會造成轉(zhuǎn)輪出水口的水流不能旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)處于過渡過程運行階段，轉(zhuǎn)輪的出水口就會在水管尾部形成環(huán)流，促使水管產(chǎn)生低頻的壓力脈動，引起水輪發(fā)電機(jī)的振動和功率前后擺動［2］。由于水流變化復(fù)雜，很難對各種工況進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)的運行脫離了設(shè)計工況的時候，轉(zhuǎn)輪葉片的進(jìn)口和出口就會形成脫流，對機(jī)器造成一定程度的損害。最嚴(yán)重的水利設(shè)計問題是繞流翼型尾部就會產(chǎn)生卡門漩渦，這會引起輪葉的強(qiáng)制振動，當(dāng)強(qiáng)迫振動到達(dá)一定的程度就會引起葉片的裂紋，甚至發(fā)生斷裂的事故。2.2機(jī)械振動方面的影響水輪發(fā)電機(jī)振動的類型是多種多樣的。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)處于空載、低負(fù)荷或者是超負(fù)荷、大流量的運行狀態(tài)時，既要承受水流的壓力影響，又要承受壓力脈動和擾動引起的動態(tài)荷載，在這種情況下，水輪發(fā)電機(jī)就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動；還有一種情況是水輪機(jī)運行參數(shù)發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)輪出口水流就會形成旋轉(zhuǎn)圓周分速度，轉(zhuǎn)輪下方靠近尾部軸線的區(qū)域就會出現(xiàn)比較大的真空區(qū)域，當(dāng)真空區(qū)域到達(dá)一定的程度就會產(chǎn)生空腔氣蝕造成漩渦帶的形成，漩渦圍繞尾管軸線進(jìn)行不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)，就會引起水輪發(fā)電機(jī)的振動，造成機(jī)械的破壞；水力不平衡也會造成壓力脈動。流入轉(zhuǎn)輪的水流經(jīng)常會失去軸對稱力，就會產(chǎn)生不平衡的橫向力，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)就會受到影響，導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪間的流動就會互相干擾，導(dǎo)葉開度不均，引起轉(zhuǎn)輪的壓力分布不均，造成了轉(zhuǎn)輪的振動。2.3安裝方面的影響在設(shè)備的安裝方面，材料的質(zhì)量、機(jī)械參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、安裝的工藝水平都會對水輪發(fā)電機(jī)的安全運行造成影響［3］。這方面的問題，有一些經(jīng)過測驗當(dāng)場就能發(fā)現(xiàn)出來，而有一些在經(jīng)過一段時間的運行才會有所顯現(xiàn)。比如，水輪機(jī)在運行過程中經(jīng)常發(fā)生的轉(zhuǎn)動部分與固定部分間隙不均勻而產(chǎn)生的壓力脈動就是因為在安裝過程中迷宮環(huán)間隙不均勻所造成的。在開始階段，出現(xiàn)不均勻的間隙，在運行和過程中，小間隙就會產(chǎn)生側(cè)向推力，造成機(jī)組或者是軸承的振動，這種振動會進(jìn)一步造成間隙的擴(kuò)大，并損害水輪發(fā)電機(jī)。當(dāng)這種振動與機(jī)組的軸系零部件本身的振動頻率相結(jié)合的時候，就會發(fā)生共振，激發(fā)出超過正常側(cè)向力3-5倍的水動力。水動力可以引起軸以振幅為半徑的弓狀回旋，轉(zhuǎn)變輪的幾何中心與旋轉(zhuǎn)中心不能重合，就會產(chǎn)生物理離心力，進(jìn)一步擴(kuò)大振幅，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)的劇烈震動，被迫停機(jī)。如何保證水輪發(fā)電機(jī)的安全運行首先，在水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計方面，我們要總結(jié)以往的經(jīng)驗，進(jìn)行大量的流體動力學(xué)計算分析和模型試驗，對導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和泄水錐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，避免發(fā)生卡門漩渦，減少尾水管的軸偏心漩渦，把尾水管的壓力脈動控制在一定范圍之內(nèi)；其次，我們要對所選機(jī)械和零部件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，安裝過程中對工藝進(jìn)行嚴(yán)格的管理與監(jiān)控，落實責(zé)任制。在日常的維護(hù)中也要有所注意，如果導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪因為氣蝕和磨蝕導(dǎo)致一定程度的損害，要及時地進(jìn)行修復(fù)，補(bǔ)焊的時候還要注意是否發(fā)生了變形，型線是否與樣板重合，如果不重合需要進(jìn)行修磨；最后，對于人員的管理也是維持水輪發(fā)電機(jī)良好運行的重要手段。因為人員問題導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)損害的事例不在少數(shù)［4］。首先，應(yīng)確保水輪發(fā)電機(jī)在設(shè)計負(fù)荷下運行，一旦超負(fù)荷就需要人員進(jìn)行及時的調(diào)整。這一點需要我們制定良好的規(guī)章制度和績效考察制度來實現(xiàn)。4結(jié)束語水力發(fā)電作為一種綠色能源越來越受到國家的重視，提高水輪發(fā)電機(jī)安全運行是我國水電站在今后的一項重要工作。解決這一問題的根本方法還是在于科技的進(jìn)步，研制更好的機(jī)械材料和制作工藝。我們應(yīng)該在平時工作中加大這一方面的研究力度，促進(jìn)我國水利發(fā)電的發(fā)展。參考文獻(xiàn)郭長光?雙饋水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)槽鋼對電機(jī)內(nèi)流體流動的影響研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2014.張侃君.特大型水輪發(fā)