摘要：近年来，随着我国现代化建设水平的逐步提升，水电站事业也呈现出蓬勃的发展态势，水轮机作为水电站运行过程中的关键设备，其稳定性直接决定着水电站的发电效率和经济效益，尤其是在水轮机趋于大容量、大尺寸特点的形势下，如何保证水轮机的安全稳定运行已经成为水电站关注的热点话题。基于此，本文将分析影响水轮机稳定性的因素，并总结出切实可行的优化策略，旨在为水电站相关技术人员提供有益借鉴。
关键词：水轮机稳定性；影响因素；优化策略
如今，在工业化和城镇化进程逐步加快的背景下，各行各业对于电力能源的需求量也在逐步提升，水电站为了满足人们日益增长的电力能源需求，水轮机也在朝着大容量、大尺寸的方向不断迈进，再加上信息技术等先进科学技术的快速发展和广泛应用，国内的一些水电站逐步实现了“无人值班”或者“少人值班”的目标，若是水轮机运行的稳定性较差，在长期工作的情况下水轮机设备表面会出现诸多裂纹，严重威胁着水轮机的安全运行，甚至会给整个水电站的安全运行带来恶劣影响。因此，水电站相关技术人员必须深入分析影响水轮机稳定运行的因素，并采取切实可行的优化策略增强水轮机运行的稳定性，这对于提升水电站的发电效率和增强水电站的安全性具有很大的积极作用。
一、影响水轮机稳定性的因素
1. 水力因素
通常情况下，水轮机在正常运行时，转轮出口会不断地流出水，若是水轮机并未处于最好的运行状态，加上水轮机机尾水管受到作用力，转轮出口处的水流通常会呈现出环形；若是水轮机组的低水头部分有40%—70%是负荷状况时，转轮出口处的水流则会呈现出正向旋转的状态，而且会生成相应的带状旋涡，这样就会促使水轮机产生一定的振动，直接影响着水轮机运行的安全性与稳定性。一般而言，水力因素的影响主要表现在以下两个方面：其一，扶流翼末端产生卡门涡流，这时水轮机的转轮叶片就会发生振动现象，若是振动频率和叶片振动频率呈现出正态分布的现象，将会直接导致转轮叶片产生裂缝甚至断裂；其二，在水力因素的作用下，水轮机的实际工作情况不符合设计的相关要求，直接导致叶片的脱流问题，大大降低了水轮机运行的稳定性。
2. 设计因素
影响水轮机稳定运行的设计因素主要表现在以下三个方面：首先，过流部件因素。水轮机过流部件，即是水轮机顶盖和底环刚度等，在水轮机实际工作时，过流部件会受到流道中水流压力因素的影响，造成过流部件产生弹性形变，再加上水流搅动促使部件产生振动，若是振动频率和部件工作频率一致，振动带来的损害则会加倍，不仅仅会降低水轮机工作的稳定性，而且会产生噪音污染；其二；转轮生产工艺因素。在具体的水轮机转轮加工和生产时，若是生产工艺、加工工艺不科学和工作人员未严格按照相关操作规范来操作，直接就会导致水轮机转轮叶片型线不清晰，甚至会产生较大的焊接误差，这样肯定会导致振动问题；其三，迷宫环加工因素。技术人员在加工迷宫环时，若是椭圆度过大，迷宫之间的间隙也会变大，直接引发水轮机产生振动现象。
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3. 水轮机构件质量因素
在具体安装水轮机构件时，若是轴承不符合现行的有关标准，一旦装配进水轮机组内，肯定会大大影响水轮机运行的稳定性，与此同时，技术工作者在组装时，导轴承安装不同心亦或是轴线不正，同样会降低水轮机运行的安全稳定性，此外，导叶开口值调整设定不均匀，也会促使水轮机发生振动现象，威胁着水轮机的安全运行。
二、增强水轮机稳定性的优化策略
1. 努力提升水轮机的水力设计能力
毋庸置疑，水力设计能力直接决定着水轮机运行的安全性与稳定性，水轮机设计和制造企业要努力提升水轮机的水力设计能力，保证参与水轮机设计与制造的技术工作者都具备扎实的专业知识，定期组织专业性技术培训活动，全面提升相关技术工作者的职业素养整体实力，积极借鉴国外先进的水力设计经验，将优秀的技术人才吸收到水轮机的实际设计工作中来，为增强水轮机运行的稳定性奠定良好的人才基础。与此同时，加大CFD和模型经验在水轮机水力设计中的应用力度，相关设计技术工作者要加强自身学习与实践能力，利用CFD技术与模型试验技术优化导叶、转轮叶和泄水锥等部件的结构，确保水轮机机尾脉动控制的科学合理性。
2. 增强水轮机日常管理效率
水电站要尽最大努力保障水轮机组的相关设备在正常范围内工作，通常而言，水电站各个组成系统都有着调频和调峰的任务，在水轮机正常工作时，技术人员要将调频和调峰的小时数控制在5%的范围内。另外，尽可能地促使水轮机躲避振动区域，水轮机通常有两个振动区，技术人员可以利用较快的速率控制设备的开启与停运，以此来避开振动位置，在水轮机正常运行的过程中，技术人员要减少对于设备开启与停运的频率，并对相关设备的运行模式进行有效监测，为及时发现并有效处理设备运行中存在的问题创造良好的条件。
3. 加大水轮机产品的质量控制力度
针对水轮机组产品的质量控制而言，质量控制工作者要保障有关通路部件的刚度，避免通路部件由于水力作用而发生变形的严重问题，并在设计阶段做好评审工作，降低水轮机产生振动的可能性。与此同时，水电站还需要加大水轮机的维护力度，针对水轮机叶片、转轮和有关易磨损构件要定期检修，在补焊时尽量避免构件发生变形，在无损检测确定没有问题之后，方能投入正常使用。
三、结论
水轮机的稳定性直接决定着水电站的发电效率，水电站技术工作人员和水轮机设计工作者要有效应对大容量、大尺寸的发展态势，深入分析影响水轮机稳定性的因素，并采取有效的优化策略来实施，保障水轮机工作的安全性与稳定性，从而促进水电事业的健康发展。
参考文献：
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[4]覃琳.水轮机稳定性影响因素分析与优化措施研究[J].通讯世界，2015（24）：293-294.
论文作者:王子林
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/29
标签：水轮机论文; 稳定性论文; 水电站论文; 因素论文; 转轮论文; 水力论文; 部件论文; 《河南电力》2018年14期论文;