吴 桐
广西新电力投资集团有限责任公司玉林市公司 537000
摘要：随着我国国力的不断增强，我国水利事业的发展也越来越迅速稳定，这就在很大程度上使我们对水力发电机的全部运行的要求也在不断升高。特别是这几年来，常常会因为水力、机械或者电气等因素给水利发电机组的运行带来很多影响，不仅会造成水力发电机组运行不够稳定，而且还会导致事故的发生，这样会在很大程度上降低经济和社会效益。本文对影响发电机组安全运行的原因（其中包括水力、机械、电气）进行分析，分析当今存在的问题，从而找到相应的解决方案。
关键词：水力发电机组；安全；稳定运行；对策
引言：
我们必须承认，我国水电在最近这几年的发展还是很好的，而且取得的成就也比较多。其中包括三峡水电站、白鹤滩水电站等大规模的水电站，而且每年都会存在不断上升趋势的单机容量。然而，由于风能、核能等新能源在电网建设中的应用比例越来越高，发电机组运行环境更加复杂。首先，改变不安全、不稳定运行的运行方式，否则这些因素会影响甚至瘫痪整个电力系统。所以，对导致水电机组运行不稳定的因素进行分析，同时还要根据存在的问题提出相应的防治措施，这不仅能够有效的防止水力发电机组事故的发生，而且还是在建设水电工程中，首当其冲要考虑的问题。
一、对水力发电机组的水力角度分析存在问题的原因并提出解决方法
（一）对称涡和叶片涡运行的原因及对策
对称漩涡又称卡门涡，当水流通过水轮机的旋转叶片和导叶时，通常会发生卡门涡。而卡门涡又分为可见涡和不可见涡两种，所谓的可见涡就是有比较合理尺度的卡门涡，能够吸附流体中的空气；而所谓的不可见涡就是卡门涡的尺度不合理，无法吸附空气。不管是哪一种漩涡，假设其频率接近于流分量的频率，共振现象就会比较容易出现。如果采用传统的洪门水轮机，共振疲劳失效就可能会发生在整个部件上，更严重的是会出现裂纹在叶片上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如，在很多发电站严重，出现共振的水力发电会造成巨大的噪音出现，特别是叶片频率和卡门涡频率会达到耦合状态，噪声会非常巨大。为了解决这个问题，为了能够避免共振现象的发生，我们可以对卡门涡的频率进行增加，还可以预测和计算相关频率，通过频率比较可以解决共振问题。将叶片的厚度和固定导叶出水边的厚度进行减薄，这样卡门涡的频率就可以在很大程度上进行提高，共振现象就可以得到非常有效的避免。还要对卡门涡和绕流部件的频率进行预测同时还要尽可能错开。此外，对于叶片涡来说，主要是出现脱流的情况，这主要是由于不能保证混流式水轮机能够保持稳定的运行情况造成的，出现裂纹的叶片和强烈的振动等危害都是有这个问题造成的。我们可以根据水轮机模型特性，来进行设计比较高的水头，从而有效的保证高水头叶片涡能够避免开。优化叶型，改进涡轮模型，可以避免叶片涡的产生，或者直接采用预留补气孔的方法，也可以达到设计目的。事实上，尾水管涡带的问题也经常发生在混流式水轮机的使用过程中，这可能会导致管内水压波动，也会出现非常明显的机组整体噪声和剧烈的振动。有必要优化叶片出口环、涡轮流道等方面，或直接采用强制补气的方式。
（二）存在压力脉动问题
在水力发电机组中的开度小的区域和符合高的地方都会出现压力脉动问题。其中，水利在小开度地区的不稳定主要是受脱流和漩涡流动的影响，使频谱结构越来越复杂，当压力波动的振幅增加，及其危害主要在于组件的疲劳失效。在预防这些危害发生的过程中，应避免混流式水轮机在低开度、漩涡等小开度区域运行，也应采取相应的限制策略对其他类型的水轮机，包括管式和转浆式。此外，在水力发电机组的高负荷运行状态的情况下，经常会出现不断变化的水位变化，这可能导致压力脉动的差异更大。所能采取的措施主要集中在优化水力设计和避免阵列操作消除压力脉动的目标上。
（三）在多度中存在不稳定的现象
我们经常会发生，在发电机组进行工作时，经常会发生负荷变化、启动或停止工作的变化，这种现象就叫做多度，这时，非常复杂多样的流动状态经常会出现在涡轮在运行时。它直接导致转轮部件产生高频动应力，或者振动问题会出现在机组整体中。在水力发电机启动的情况下，出现裂纹上冠与叶片交点处就是由于振动导致的，我们可以通过对空气进行压缩的填充或优化导叶开启，这样可以在很大程度上达到稳定运行的目的。对于负载压力下的不稳定问题，大部分会引起机组各部件的振动过大，这样的话，就会出现各个方面的变化，其中就包括机组的转速、输水系统的压力的变化。优化过程应通过调节送水系统、导叶和节水阀来完成。此外，对于停机引起的不稳定，为了解决振动问题，必须控制机组转速，消除跳动现象。
二、对水力发电机组的机械角度分析存在问题的原因并提出解决方法
从对于发电机的机械的角度来看，主要是反映在其组件的性能就是这个影响发电机组的稳定运行的因素，其中包括：首先，转动发电机组部分。不平衡的质量方面就会导致发动机组的振动问题的出现。可细化分为两个方面，包括动态质量不平衡和静态质量不平衡。就动力质量不平衡问题来说，在机组运行过程中，由于振动使零部件发生位移这样的话，就会导致质量不平衡的现象发生。我们可以通过进行平衡试验通过相关的软件来进行的这一措施，这样不仅能够在很大程度上对发电机的安装质量进行保证，而且还可以在很大程度上解决经常出现的转动问题。其次，就是机组轴线偏离造成的运行不稳定。机组的轴通常出现在轴与桶不在同一直线上时，或者水斗喷嘴很难对应的问题，为了解决这一问题，我们为了保证它的精度，我们可以在安装和制造过程中进行特别的关注。
三、对水力发电机组的电气角度分析存在问题的原因并提出解决方法
第一，会造成发电机组出现不均匀气隙的现象，通常是由于不能保证转子和定子能够同心的情况下，我们可以从实际的发电机运行状况看出，就算符合相关的安装标准，但是由于大多数都是集中的大小间隙的空间。我们可以通过测量转子的大小，增加安装机架的支撑硬度或者保证精密安装等措施。第二，出现动态气除的原因就是因为转子磁极松动问题出现而造成的，我们可以通过对转子的质量进行保证，而且还需要精力设计转子的安装位置，这样不仅能够对转子磁极的现象进行有效的避免，而且还可以在很大程度上控制松动问题的出现。
结束语：
为了有效的提升水力发电机整体的经济效益，最有效的方法就是提升整体水力发电机组的稳定运行。为了能够保证发电机组能够长期稳定运行，我们需要从对发电机组的水力、电气、机械这三个方面分析其运行不稳定的原因，从而根据问题出现的原因，找到相应的解决办法。另外，为了能够保证发电机组的稳定运行，还需要严格按照相应的规定标准来进行，这可以在很大程度上保障发电机组的性能，从而有效避免危害的发生。
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论文作者:吴桐
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/13
标签：机组论文; 卡门论文; 水力发电论文; 叶片论文; 水力论文; 水轮机论文; 稳定论文; 《防护工程》2019年16期论文;