摘要：水轮发电机组作为水电厂的关键组成部件，其安全运行与否直接与水电厂的安全、稳定运行状态及电网的平稳运行和经济效益息息相关。因此工作人员要密切关注水轮发电机组的稳定运行。对水轮发电机组的运行状态进行评价，其研究的重点就是机组的稳定性。本文主要探讨了机组稳定运行的基本要求、影响稳定性的因素、缺乏稳定性的危害，并且基于机组中长期稳定分析的内容，利用时域、频域两个评价指标对机组进行评价，从而为机组运行状态评价研究提供新的视角，以保证机组中长期安全、稳定的运行。
关键词：水轮发电机组；中长期稳定运行；状态评价
0引言
随着现代市场经济的发展，科学技术手段也在与时俱进。在这一背景下我国通过在诸多水电厂大力增加机组的投入力度以发展水电事业，在水电方面的技术应用也获得了明显的成就。当然目前不可否认的是，在水轮发电机组运行取得成效的同时也存在些许问题。这些问题既因为机组设施硬件设备方面存在一定缺陷包括机组的设计制造、运行存在瓶颈问题，还因为机组设备容量与尺寸的不断增大，从而削弱了机组各个部件衔接之间的刚度，导致在机组运行时故障频发。由于电气、机械、流体等因素均会影响水轮发电机组的稳定性，因此本文将围绕水轮发电机组稳定运行的基本要求、机组稳定运行的影响因素、机组不稳定运行的危害及利用时域与频域的指标进行评价，从而保障水电站的安全运行。
1水轮发电机组稳定运行的基本要求
1.1正确安装水轮发电机
要想确保水轮发电机组稳定运行的前提是要正确安装水轮发电机。设备安装人员在安装水轮发电机组的阶段要确保准确无误地安装机组中心以避免水轮机的水力干扰和降低对水轮机电气的干扰。要准确安装水轮机机组中心需要注意以下几点：第一，要保证在相同的垂线上即在公差范围内的同心上安装每个固定部件；第二要确保机组中各个部位之间衔接处存在的缝隙及电机定子与转子间的空隙要保持均匀平整的状态，且要保持旋转中心、机组中心这两者中心的相互重合。
1.2调整水轮发电机组的轴线
调整水轮发电机组的轴线是确保机组处于平稳运转状态的主要因素。第一，工作人员在调整水轮发电机组轴线时要谨慎测算盘车，同时准确无误地在预先指定的位置定位水轮发电机组的旋转中心。第二，工作人员要预先确定机组轴系运行过程中的摆度值以及方向角度，从而使机组轴系运行的垂直度和直线度与标准相符。
1.3机组轴系运行
水轮发电机组稳定运行要确保机组轴系的良好运行。机组轴系中选择的轴系质量要与所要求的标准相符合，这样才能使机组轴系旋转体的质量符合要求。从一般情形来看，由于在机组轴系运行过程中要与旋转体和导轴承两者均保持同心的状态，因此导轴承的轴线质量也要符合相应的质量标准的要求。
2水轮发电机组运行中易出现的问题
由于机组设备在运转中设备自身也不断发生一定的损耗，因此机组在运转状态中呈现出或多或少的问题也属于平常的现象。要研究水轮发电机组的稳定运行状态，那么应该先要识别机组在运行过程中容易出现的问题。
2.1温度过高对设备的损耗
机组的温度将伴随运转时间的累积而一直增加。随着机组设备的温度不断累加，就会对设备自身形成一定的耗损，降低设备的使用寿命，严重的情况下，甚至导致机组冷却装置耗损、电耗损和磁耗损的恶性结果。在现实生活中因为设备温度过高导致事故发生的例子不胜枚举。例如在2007年3月发生的清溪河水电站重大事件，是由于水导轴承的温度超出正常范围而导致的。工作人员在日常工作中未定期检查和维护机组设备，机组轴线在设备运行中已偏离了固定的位置，无法用常规的方法来进行降温。这次事件的发生虽未造成重大损失，但确实为工作人员敲响了警钟，工作人员要时刻牢记定期检查和维护机组设备的重要性。
2.2甩油状况
人们在日常工作中经常视机组设备中出现的甩油现象为正常、普遍的状况，殊不知若机组在长时间运行过程中出现大量的甩油，则会造成严重的耗损。例如在设备运行中甩油会造成机组定子线圈的外围发生渗漏，当外部渗油累计一定的数量容易导致通风孔发生堵塞，从而导致在设备运行温度的增加，进而降低定子线圈的使用年限。另外其损耗率也会大幅度增加，从而造成不可估量的经济损失。因此工作人员不要忽视设备运行中出现的任何具体的细节问题，以免造成更大的经济损失。因此，工作人员在日常工作中要进行必需的检查和维护工作。
3水轮发电机组缺乏稳定的主要危害
由水轮发电机组处于不稳定状态而产生的消极作用有很多，其中主要包括四个方面：第一，若机组处于不稳定状态将造成设备各部分紧密衔接的部件不牢固，进而导致部件发生断裂，增加机组各部件的损耗率。第二，易造成机组零件金属焊缝中易出现问题区域的构建与拓展，最终导致部件本身的损耗而成为无用的部件。第三，进一步加快机组转动部件的耗损。第四，由机组不稳定性造成的共振，其所产生的后果甚至更加严重。例如机组设备与厂房造成共振时可以烧毁设备本身甚至厂房整体等。
4水轮发电机组稳定性的影响因素
设备运行过程中易出现的、影响机组稳定性的常规因素：第一，水力因素。由水力因素引起的一系列的振动从而影响了水轮发电机组运行的稳定状态，其中包括水力不平衡、尾水管涡带、尾水管中空腔压力等因素引起的振动。第二，电磁因素。导致机组处于不稳定性状态的电磁因素有诸多种类。其中有发电机组中定子与转子的空隙存在不均匀的情形；负序电流造成的反转磁势；定子与机座合缝不符合标准；定子的铁芯、铁片发生松动现象；转子匝间产生的短路状况等。第三，机械因素。具体因素包括机组轴线摆放的位置不准确或者未准确放在预先确定的机组旋转中心；转动部件的质量未达标；导轴承存在问题；主轴的密封调整工作不恰当；静板或推力瓦未放在水平的位置；推力头发生松动等。
5水轮发电机组稳定性评价
5.1机组中长期时域稳定性评价
在实践中，机组振动信号率先反映机组运行稳定与否状态的变化。因此，本文评价水轮发电机组中长期稳定运行状态中的其中一个指标便是机组长期运行过程中振动信号变化程度的大小。而要考察机组的振动程度莫过于观察机组振动的信号。其中振动信号的峰值最易于观察，其最直观地显示了机组振动的明显变动。若峰值显现了平稳性就间接地反映了机组运行状态的平稳。例如图1所显示的数据，机组1中的曲线具有明显的上升趋势，显示了机组的振动幅度较大，振动水平较大，处于不稳定状态；而机组2的曲线显示的振动峰峰值比较平缓，说明机组设备振动的幅度较小，机组运行状态较稳定。
5.2机组运行的频域稳定性
上一节将时域内机组振动信号的变化作为其中一个指标来评价机组运行的稳定性，那么除了机组振动能量的异动外，频率域内机组振动能量分布区域的异动也是作为考察机组稳定性的重要指标。在设备机组的实践操作中我们也会经常碰到诸如此类的情形，在时域内机组的振动能量未出现特别明显的异动即机组振动信号的最大值序列组合
未反映振动能量的明显变动，但是与此同时，频率域内机组振动能量在分布上却出现了较为显著的异动，因此我们要时刻注意机组运行的稳定性与否。若我们未发现此类问题，那么机组设备则会出现潜在的、更大的隐患。因为机组设备虽然在振动能量这一指标上未反映问题，但是振动能量在分布上进行变动通常反映了机组的潜在故障出现了异动。通常来说，机组设备振动的能量变化与能量分布变化的区别在于机组中故障因子在量与质上的本质变化。因此，研究频域内机组振动能量分布的变化对于实践应用具有更显著的影响。
6结束语
水轮发电机组运行的稳定与否与水电厂的安全高效运行及电网的经济效益密切相关，因此工作人员必须熟知机组稳定运行的基本要求与水电站安全运行的规范准则，定期检查、维修，并用时域与频域指标具体评价实践中机组的运行效率，将实践中可能出现的问题及时解决并将缺乏稳定性造成的危害进一步降低，以维护水轮发电机组的安全有效运行。因此对水轮发电机组稳定性进行中长期评价具有深远的意义。
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论文作者:杨敬忠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/17
标签：机组论文; 水轮论文; 设备论文; 稳定论文; 稳定性论文; 评价论文; 因素论文; 《电力设备》2017年第31期论文;