摘要：目前对于一些中小型的发电厂来说，由于发电机组存在稳定性运行的问题，因此我们主要从水力、电气、机械这三个角度，对当前发电机组稳定性差的问题进行深入分析，并且能够根据一些实际案例分析，提供工程上问题预防以及有效的处理措施。总而言之，本文对于目前发电机组在运行过程中的稳定性评价标准进行了深入讨论，指出有完善和改进措施。
关键字：中小型；水力发电机组；安全；稳定；运行；
水电是国家最大的清洁能源之一，能够为世界提供超过20%的电力，截止去年底，我国在水电总装量上已经居于世界首位，而且能够用于可开发水能资源占据35%，相比西方发达国家来说水平较低。近年来，随着我国水电事业的发展，比如一些三峡、小湾等水电站，其单机容量均超过700兆瓦，这些水电站以及水利发电机组在实际供电系统中起着十分重要的作用。然而随着核能，风能，电能所占的比例不断增加，使得水力发电机组在运行过程中面临更为复杂的问题，社会越来越重视水利发电机组，尤其是一些小中型的机组运行问题，这些水利发电机组的实际运行情况将影响局部甚至电力系统的稳定性问题。我们结合国内外水电水利发电机组运行问题，并且能够从三个角度对影响其稳定性的因素进行分析，提出了有效的解决措施。
一、电气方面
（1）不均匀的静态气息。水利发电机组的定子和定、转子不同心，都会导致存在不均匀气息，当气隙空间位置固定时则称为静态气息不均匀，这种情况下会导致不均匀的气息磁场，进而产生周期性的磁拉力，引发发电机出现震动问题。主要是由于定，转子间隙虽然能够符合传统的安装标准，然而大、小间隙位置分别处于中心线相对一侧，或者空间各自集中地进行分布。通过实际工程我们发现，需要准确对发电机组的转子圆度进行测量，能够通过增加垫片来调整磁极与磁轭间的间隙，提高动平衡的精度，提高安装和制造精度，通过这些措施能够消除震动。防止静态气息不均匀问题。（2）动态的气息不均匀问题。如果水力发电机组转子磁极在运行过程中出现松动，或者由于其他多种原因导致在运行过程中气息不均匀，这种情况下最小气隙空间是随时变化，而导致这种原因主要是由于动态气息不均匀所引起振动。首先需要对磁极进行加固处理，消除这种不均匀问题。此外，由于一些水轮发电机设计气隙偏小，而且在安装和制造过程中都会导致偏心不均匀的问题。针对这些问题需要进一步提高设计和安装质量，避免由于在运行过程中发电机转子磁极松动的问题。（3）不对称的三相负荷。在水力发电机组运行过程中，经常会出现三相负荷不对称问题，而且当定子单相接地和两相短路时，也会导致这种问题的产生，将会产生负序电流，引起负序磁场产生，而这种磁场正对纵轴时较小，气隙会使转定转子间作用力加大。相反，如果当磁场正对横轴时会产生较大的气息，使作用力减小，进一步引起转子与基座的振动。针对这一问题，需要适当设置阻尼绕组，减少负序电流的产生，在电力系统中，需要采取有效措施，减少负序电流。
二、机械方面
首先机组轴线不正。在具体操作中，机组轴线不正主要包括发电机上端轴与转子中心没有同心，发电机轴一转子中心体不同心，水轮机和发电机轴心不在同一条直线上，转轴存在偏心弯曲问题，发电机的转定子不同心等。针对这些问题，可以通过提高安装制造精度，进一步改正转子部分存在质量不平衡问题，这种问题也是导致机组出现振动的主要原因，可以将其分为静，动两种。首先在动态质量不平衡，是在机组处于运行初始由于振动使部分部件出现松落或位移的问题，比如发电机磁轭紧量不够，在运行中会出现向外偏移，导致质量不平衡。除此之外，对于转速较高时，转子比较长的机组来说还可能出现力偶不平衡问题。针对这种情况下需要根据实际运行情况，在转子的不同方位进行配重，以消除质量不平衡，确保机子能够实现稳定运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体来看，可以通过提高制造和安装质量，采取有效措施防止在运行过程中出现的不均匀外移，可以利用平衡中配置软件以及相应的检测仪器进行现场的平衡，以消除质量不平衡问题。对于一些高速长段子的机组，可以在不同的方位进行重新配重。导轴承缺陷的问题。由于在设计过程中导轴瓦间隙不合理或者由于存在一些设计缺陷，进而导致在运行过程中轴瓦间隙经常变动，支架刚度不够也会导致机组出现振动，使主轴摆动进一步加大震动主频逐渐转为转频，低速状态或者空载状态下会出现这种振动现象。对于大型机组来说，如果组成设计不合理，由于手到外界动力干扰，还可能会出现砂磨涡动或重大问题，使机组在短时间内震动剧烈，针对这一问题需要合理进行轴承支架的刚度设计，调整轴瓦冷态间隙，必要时可以根据机组的实际运行适当修正轴瓦间隙。水轮机的导叶以及相应的桨叶协联关系受到破坏。这种情况下也会导致出现严重的机组振动现象，通常机组频繁调整导致导叶和浆叶协联关系无法与调节速度相适应，进而导致出现强烈的震动现象，针对这种情况可以退出自动发电控制系统之后一般能够恢复正常运行。
三、水力方面
对于叶道涡来说，是混流式水轮机远离最优工况时叶片之间的脱流，为了能够提升其综合性能在设计转轮时更加倾向于通过增加叶片包角，这样能够使涡旋更加聚集。从其综合曲线处于不同状态下，初生叶道涡发生点的连线被称为是初生线，其发展点连线为叶道涡发展线，要求发展线需要远离机组的运行区域，允许在高水头，小负荷的范围内存在这种初生线。据了解，巴西存在有两个水电站，水轮机投运之后短时间内出现了转轮裂纹问题，因此对真机以及模型进行实验，通过分析发现低水头叶道涡引起叶片较大动应力，进一步导致裂纹的产生。针对这些问题，我们可以通过优化转轮上冠形线以及叶片头部的叶型，根据其特征能够避开高水头道涡，选择合理的水头设计，顶杆上需要适当增加空气补气孔。卡门涡。当流体经过固体时，物体尾流左右会产生交替排列的对称涡旋，这种涡旋被称为是卡门涡，具体来看当水流经过水轮机导叶和转轮叶片时会出现卡门涡，如果涡的尺度合适，能够吸附水中空气，这种情况下是可见涡，如果无法吸附在为不可见涡，无论是否可见其频率远离水轮机的自然发声频率则不会出现共振问题，而如果两者频率接近，则会出现严重的共振，这样会使绕流部件产生较高频率的动应力，以及产生严重的疲劳破坏。针对这一问题，首先需要减少叶片以及固定叶片出水边的厚度，进而提升其频率，减少共振现象的发生，能够预测并错开两者的操作频率，然而由于脱流部件边界层厚度很难确定，而且叶片出水各点速度也不同，准确预测卡门涡频率存在一定的难度，因此在绕流部件水下频率计算时也会存在较大误差。
水力自激振动。当水轮机转轮止漏环间隙不均匀且达到一定程度之后，由于受到机械不平衡力，水压脉动力的共同影响，进而会出现自激震动问题，主要是由于转轮和顶盖间隙的不平衡压力造成的针对这一问题，可以适当增加设计间隙，进一步提高生产和安装质量。启动过程中的不稳定问题。由于一些发电机组水头变幅较大的电站，其相应的转轮叶片比较厚，经过运行启动后，水流作用会在转轮水力弹性脉动以及轴系一阶扭振频率耦合性，而导致共振现象的发生，这种情况下会使叶片受到高频动应力，经过多次启动，会在上冠与叶片出水边的相交处产生裂纹，可以通过对导叶开启规律优化，或者补入压缩空气来解决这一问题。
小结
总而言之，近年来随着水力发电事业的发展，越来越多的水力发电机组投入了使用，为了能够提高其运行稳定性，需要从水力、电气、机械这三个角度高度重视。
参考文献:
[1]熊钧胜. 东江水轮发电机组安全稳定经济运行分析[J]. 建材与装饰, 2017(40).
[2]陈锋, 李汶珈. 800MW水轮发电机滑环系统优化改造及运行分析[J]. 水力发电, 2016, 42(11).
论文作者:朱欣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：机组论文; 转子论文; 叶片论文; 转轮论文; 间隙论文; 水力发电论文; 水轮机论文; 《电力设备》2018年第31期论文;