朱建科
四川西部阳光电力开发有限公司 四川 成都 610065
摘要：在社会的发展下，我国水轮机设计呈现出大容量和大尺寸的状态，在这一阶段中，水轮机组的转速能力得到了明显的提升，因此在具体的应用过程中，人们便对水轮机的应用情况提出了越来越严格的需求。由此一来，在现阶段发展中，需要不断的提高水轮机设计效率，全方面探讨和研究影响水轮机稳定性的相关因素，并且制定出措施加以解决。
关键字：水轮机设计；运行；稳定性
现如今，我国水轮机正在朝着大容量以及大尺寸的方向迈进，与此同时，与之相应的水轮机刚度也在不断发生着变化。当前，随着社会经济的不断发展，科学技术有了明显改进和创新，基于这一现状，我国自动化水平得到了很大程度的提升，并且，我国水电站也在从以往人工方式逐渐转变为了无人值班的运行模式。基于此，需要加强对水轮机运行情况的监督力度，以此实现水轮机稳定发展。
1、水轮机运行质量评定的主要原因
一般而言，在工作期间对水轮机进行评定的时候，大体需要从以下三个方面进行考虑：分别是水轮机的稳定运行、水轮机的内部结构能量、水轮机的空化情况。因此，在这些因素中，对于水轮机的内部结构能量和水轮机的空化情况进行判断比较简单。一方面，有关人员需要对水轮机的能量和水轮机空化进行挖掘和合理的利用，从而减少成本输出，实现经济效益的提高。可能因为上述情况，水轮机能量和水轮机空化这两个方面的内容显得比较重要，人们对其重视力度越来越大，因此，可以根据这两个方面的内容适当的展开一些研究，这样可以进一步促进水轮机的运行。另外一方面，在水轮机具体运行过程中，要加强对水轮机运行质量的控制力度，不断提升水轮机运行效率，然而，从实际情况来看，人们对于水轮机工作质量的研究力度不是很高。当前，在运行过程中，由于水轮机包括的内容比较多，基本结构比较复杂，因此需要对水轮机的稳定性运行进行更深一步的探究。
2、水轮机运行稳定性的概述
水轮机运行期间应当具备一定的安全性和稳定性，在日常生活中，水轮机一般表现为两种振动情况，分别为机械振动以及水力振动。不过，在实际运行过程中，水轮机自身的性能较差，稳定性不好，时长出现一些频率比较高或者是振动幅度比较大的情况，由此一来，就会对水轮机的运行情况产生不良的因素，并且长时间下去的话，会增加水轮机表层的裂缝，甚至会对整个水轮机所在的厂房和水电站产生更大的影响，最后威胁到整个水电站的正常运行。基于以往结果得出，虽然我国加大了对中型水轮机的应用情况，可是在具体的过程中，还是会出现各种各样的问题，并且由于受到的损坏程度不同，因此出现的振动问题也是不一样的。一旦振动问题比较严重时，水轮机的叶片便出现很多裂纹，最后会使得水电站运行的安全性和经济性得不到根本性的保证。整体来讲，其实水轮机在正常运行过程中，稳定性是比较重要的部分，需要我们加强学习。另外，对于水轮机稳定性而言，从产生的原因来看，可以分为两个方面的内容，分别是水力稳定性和非水力稳定性。
3、影响水轮机正常运行稳定性的主要原因
3.1 水轮机的水力因素
从水轮机水力方面出发，因为对水轮机组设计工作的影响因素比较小。那么在水轮机运行的时候，转轮的出口处需要将连续流出的水加以处理，防止水流出现旋转的情况。当前，因为水轮机位受到了一定的荷载力，所以在这一过程中，便逐渐发展成为了带状旋涡，而这个时候的水轮机低头部分便处于百分五十左右的范围内，并且位于负荷过程中，转轮出口处水流由正向进行旋转。不过，在运行阶段中如果转变为带状旋涡的话，可能会使得水轮机组的振动越来越大。同样的情况下，水轮机组产生的振动原因是因为尾水管受到压力的影响，与此同时，会威胁到水轮机的正常运行。另外，当扶流翼的尾端出现卡门旋涡的时候，会对水轮机的运行情况产生影响，不仅如此，还会对转轮叶片的振动产生干扰，特别是振动频率不断提高的阶段中，同叶片之间的频率是整个倍数的一半，然后再加上转轮叶片出现的裂纹，振动情况明显加剧。
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3.2 水轮机的结构设计因素
从水轮机设计的角度出发，水力模型作为水电站中不可缺少的组成部分，其水轮机内部结构和运行的工作质量都会对后期稳定性产生严重的影响。具体表现为以下几个内容：
首先，从过流部件中可以看出来，比如，顶盖和底环刚度等，如果过流部件受到流道中水流压力影响，其产生的力度以及作用会使得内部构件出现变形。与此同时，如果水流发生变化，那么对于每个水轮机内部结构的部件而言，会产生相应的振动作用，特别是在水流的振动频率越大的时候，自身内部结构属性固定的频率也会随之增大，在这样的情况下，会很容易使得水轮机发生振动现象，最后不单单会使得水轮机产生一定的污染情况，同时还会影响到水轮机机组的正常运行。
其次，水轮机在正常的运行过程中，转轮的加工工艺可能会对稳定性造成影响。这是因为水轮机组在进行加工的时候，很有可能出现转轮叶片型线不准确的因素，又因为是构件在进行运行的时候，可能会带来很大的偏差，进而使得叶片的开口值不均匀。由此一来，水轮机组如果在运行过程中出现横向不稳的情况，会产生严重的振动现象。
3.3 水轮机的构建质量因素
在对水轮机进行安装的时候，稳定性的影响因素不可忽视。而这个时候导轴承因为不一样，使得机组轴线没有处于中心位置，当轴线不在中心位置之后，转轮迷宫环间隙会出现不均匀的现象，从而造成水力振动。此外，因为轴系上存在脉动轴向动力以及旋转横向力，因此在最后会在轴承方向上引起振动。
4、提高水电站水轮机运行稳定性的措施
4.1 需要不断提升水轮机的水力设计水平
因为水轮机的设计会直接决定到内部结构性能，因此，要想确保水轮机正常运行，必须加强对其的设计力度，不断提升设计能力。在现如今发展过程中，以CFD和模型为首的试验应用比较广泛。在整个水轮机设计过程中，明确要求有关人员需要有着比较扎实的专业知识，与此同时，需要从以往工作经历中吸取经验。并且在整个设计过程中，有关人员需要将工作经验实用到实际过程中，适当的结合CFD流体力学分析技术，模型对泄水锥、导叶以及转轮叶片的翼型进行改变，从而在加强水轮机的基础上控制水轮机尾水管的压力。
4.2 需要提高实际管理水平
从水轮机实际运行情况来分析，要想在很大程度上提高系统设备的运行管理效率，延长使用寿命。总体而言，需要从以下几个方面出发：第一，需要确保水轮机的设备在规定时间范围内运行。由于水电站中各个系统包含调频调峰，所以，短时间内根本没有办法保证水轮机是顺利运行，对此，要想确保水轮机的稳定性，需要将转轮的速度控制在百分五左右内。第二，在设备系统的运行过程中，需要注意到振动区域，而这个时候设备有两个振动区域，所以，需要及时躲避振动区域，不仅这样，在日常的范围中，应当尽量降低设备的开启或者停止的次数，主要还是因为在实际的运行过程中，因为设备开启或者是停止的次数比较多，最后会使得裂纹出现。
5、小结
以上所述，由于水电站具有一定的特殊性和环保性，因此水电站在我国的应用前景比较开阔，所以在本文中主要通过分析水轮机运行稳定性的影响因素来实现水轮机工作效率的提高。
参考文献：
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[3]王旺宁.大峡水电站水轮机抗磨蚀技术措施及磨蚀修复[J].水电站机电技术.2016（02）.
论文作者:朱建科
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/14
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