影响水轮发电机运行的因素分析

影响水轮发电机运行的因素分析水轮发电机对于我国的水力发电至关重要，在实际运行中，水轮发电机的运行会受到多种干扰因素的影响。为了我国电力生产的安全进行和确保供电安全，我们必须对影响水轮发电机安全运行的因素进行分析，探索如何对我国的水轮发电机进行保护。文章基于我国水力发电的现状，对影响水轮发电机运行的因素进行分析，探讨如何对水轮发电机进行保护，确保我国的供电安全。标签：水轮发电机；安全运行；影响因素；保护措施.、八、-前言我国的水力资源丰富，天然具有水力发电的条件。三峡大坝的建成，标志着我国的水力发电进入了一个新的阶段。水轮发电机是指以水轮机为原动机，利用水能的机械能，带动水轮机的转轴，进而使发电机的转子进行机械运动，从而产生电能的一种机械。在实际运用中，由于受到泥沙、水生物等多方面的影响，会发生一些故障，这需要我们对这些影响因素进行深入的分析，保障发电机的安全运转。水轮发电机的运行特点目前，我国的水轮发电机发展趋势是大容量、高比速，结构越来越复杂，运行的安全变量也就相对增加。水轮发电机的运行状态主要分为稳定运行状态和过渡过程运行状态两种。过渡过程运行状态是指发电机没有在最佳工作状态下运行，是开机、负荷调节、停机、调相等一系列工作转化中必不可少和不可避免的过渡阶段。这一时期，调速器会控制导叶开合的大小，以保障水轮发电机迅速脱离这种运行状态，达到最佳的工作状态；稳定运行状态是指水轮发电机的各项运行参数尽在极小幅度下进行摆动，安全平稳地进行发电工作。在这一阶段，参数的变化会对水轮发电机造成很大的影响，当水轮发电机的不稳定状态到达了一定的程度，就会引起水轮机的部件产生裂纹，或者是发生断裂现象，不仅影响发电厂的发电工作，也会给国家造成重大的损失［1］。水轮发电机运行的影响因素水轮发电机的安全运行主要受到以下几个方面的影响：设计安装、机械振动、水力振动、人员操作失误等。2.1设计方面的问题在设计方面，水轮发电机主要进行水力设计。在水轮发电机处于稳定运行状态的时候，转轮出口的水流应近法向流出，这种状态会造成转轮出水口的水流不能旋转。当水轮发电机处于过渡过程运行阶段，转轮的出水口就会在水管尾部形成环流，促使水管产生低频的压力脉动，引起水轮发电机的振动和功率前后摆动［2］。由于水流变化复杂，很难对各种工况进行预测，当水轮发电机的运行脱离了设计工况的时候，转轮叶片的进口和出口就会形成脱流，对机器造成一定程度的损害。最严重的水利设计问题是绕流翼型尾部就会产生卡门漩涡，这会引起轮叶的强制振动，当强迫振动到达一定的程度就会引起叶片的裂纹，甚至发生断裂的事故。2.2机械振动方面的影响水轮发电机振动的类型是多种多样的。当水轮发电机处于空载、低负荷或者是超负荷、大流量的运行状态时，既要承受水流的压力影响，又要承受压力脉动和扰动引起的动态荷载，在这种情况下，水轮发电机就会产生强烈的振动；还有一种情况是水轮机运行参数发生变化时，转轮出口水流就会形成旋转圆周分速度，转轮下方靠近尾部轴线的区域就会出现比较大的真空区域，当真空区域到达一定的程度就会产生空腔气蚀造成漩涡带的形成，漩涡围绕尾管轴线进行不规则的旋转，就会引起水轮发电机的振动，造成机械的破坏；水力不平衡也会造成压力脉动。流入转轮的水流经常会失去轴对称力，就会产生不平衡的横向力，转轮旋转就会受到影响，导叶与转轮间的流动就会互相干扰，导叶开度不均，引起转轮的压力分布不均，造成了转轮的振动。2.3安装方面的影响在设备的安装方面，材料的质量、机械参数的标准、安装的工艺水平都会对水轮发电机的安全运行造成影响［3］。这方面的问题，有一些经过测验当场就能发现出来，而有一些在经过一段时间的运行才会有所显现。比如，水轮机在运行过程中经常发生的转动部分与固定部分间隙不均匀而产生的压力脉动就是因为在安装过程中迷宫环间隙不均匀所造成的。在开始阶段，出现不均匀的间隙，在运行和过程中，小間隙就会产生侧向推力，造成机组或者是轴承的振动，这种振动会进一步造成间隙的扩大，并损害水轮发电机。当这种振动与机组的轴系零部件本身的振动频率相结合的时候，就会发生共振，激发出超过正常侧向力3-5倍的水动力。水动力可以引起轴以振幅为半径的弓状回旋，转变轮的几何中心与旋转中心不能重合，就会产生物理离心力，进一步扩大振幅，导致水轮发电机的剧烈震动，被迫停机。如何保证水轮发电机的安全运行首先，在水轮发电机的设计方面，我们要总结以往的经验，进行大量的流体动力学计算分析和模型试验，对导叶、转轮和泄水锥进行优化设计，避免发生卡门漩涡，减少尾水管的轴偏心漩涡，把尾水管的压力脉动控制在一定范围之内；其次，我们要对所选机械和零部件进行严格的质量把关，安装过程中对工艺进行严格的管理与监控，落实责任制。在日常的维护中也要有所注意，如果导叶和转轮因为气蚀和磨蚀导致一定程度的损害，要及时地进行修复，补焊的时候还要注意是否发生了变形，型线是否与样板重合，如果不重合需要进行修磨；最后，对于人员的管理也是维持水轮发电机良好运行的重要手段。因为人员问题导致水轮发电机损害的事例不在少数［4］。首先，应确保水轮发电机在设计负荷下运行，一旦超负荷就需要人员进行及时的调整。这一点需要我们制定良好的规章制度和绩效考察制度来实现。4结束语水力发电作为一种绿色能源越来越受到国家的重视，提高水轮发电机安全运行是我国水电站在今后的一项重要工作。解决这一问题的根本方法还是在于科技的进步，研制更好的机械材料和制作工艺。我们应该在平时工作中加大这一方面的研究力度，促进我国水利发电的发展。参考文献郭长光•双馈水轮发电机通风槽钢对电机内流体流动的影响研究[D].哈尔滨理工大学，2014.张侃君.特大型水轮发