水能動力發電中影響水輪發電機組穩定性的因素及其措施

謝曉華

摘 要：水輪發電機組直接決定了水能動力發電的可靠性和穩定性，體現了水能動力發電的生產能力。但是由于水能動力發電建設的復雜性，在運行中經常會出現一些故障，影響了水輪發電機組安全穩定運行。為保證機組運行的穩定性，需要分析影響發電機組運行穩定性的因素，積極采用先進的監測等技術措施，以降低機組運行中故障發生率，為水電廠帶來更好的經濟效益，希望為水輪發電機組的穩定提供一定的借鑒。

關鍵詞：水能動力發電;影響水輪發電機組;穩定性;因素;措施

中圖分類號：TV547.3文獻標識碼：A

引言

水輪發電機組的穩定運行對于水能動力發電起著重要的作用，如果機組運行不穩定會影響發電項目的經濟效益，嚴重時還會出現安全事故。但是發電機組結構比較復雜，零部件數量和種類較多，所以影響機動穩定運行的因素也有很多，對水能動力發電產生了很大影響。因此，為消除運行不穩定問題，必須加強技術的運用，深入分析影響因素，進而制定有效的措施方案。

1振動影響及解決措施

振動是發電機組運行中的事件之一，振動故障不僅會對機組的正常運行產生影響，而且還會損害運行安全性。造成機組各部分連接件出現問題，導致緊固件斷裂，增加內部連接部分的振動故障，甚至還會造成損壞，加速了發電機組的磨損。因此，對水輪發電機異常振動原因進行分析，以此來找到針對性的優化方案。對于機組振動異常的機械原因多為質量問題，也可能是軸承距離過大、主軸細、剛度低和部件薄弱造成的。電磁原因主要是由機電部分的電磁力決定，發電機組的振動會隨著電磁力而增加，影響電磁力的因素是轉子。正常情況下，隨著電磁力的增加，發生器振動也會增加，明顯的振動是在頂部。如果轉子繞組不穩定，就會出現異常振動現象，還有可能在電氣和負載的共同作用下發生。當水輪發電機組進水通道不暢時，到水輪機組會有渦流，引起機組振動，振動會隨著機組的運動而變化。導葉不規則引起的機組振動發生在低速機組，主要是機組與導葉位置相近，導葉不規則也影響機組的正常運行。

2機組過載影響及解決措施

水輪發電機組定子工作電流超過額定值時，將會處于過載狀態，在機組運行中會破壞過載保護，影響了機組的正常使用。在裝置正常運行時，在沒有故障的情況下，也可以減少無用功率，降低勵磁電流。機組在運行時，由于其適用電流較低，需要控制好機組的功率因數，確保在正常閾值，降低發電機組的功率。隨著機組的運行，如果定子電流不能降到額定電流，也可以進行調節。如果發動機過載是由于機組運行中系統故障引起的，則必須根據設備制造商的標準規定調整。

3機組取水異常影響

對于水輪發電機組，在機組進水口常有異物進入，造成機組振動加劇，嚴重的情況下會引起剪斷銷剪斷。溫度監測系統的水電導率出現異常，導水振蕩和通過大量從進水口進入，然后通過轉輪旋轉與空氣外殼的摩擦，由于液壓不平衡導致流量發生了突然變化，造成滑塊轉動不均勻，導致設備運行的振動增加。通過對機組監測的振動進行定量分析，機組部分振動波動較大，具有明顯的頻譜特征，存在質量偏心、軸位移。對于長立式水輪發電機，軸在運行中經常會發生位移，設備在運行中會出現振動和振蕩，尤其在怠速時。在負載條件下也會出現不平衡的電磁力。因此，需要通過對振動系統的在線監測，分析發電機偏心軸狀態。經過動平衡配重，振動幅度得到了提高機組在怠速空載下重新試驗，各振動值得到了下降，對于機組在負載下的振動有所改善。因此加強對水輪發電機組運行數據的監測和分析，消除過大的振蕩，有利于水輪發電機組的穩定運行。

4葉片不穩定，過流變化影響

由于水輪發電機組葉片在實際運行中不能正常回位，導致活塞桿的卡扣、工作架的卡箍脫落，導致有功功率的發生。電機組調整運行不協調，導致機架發生異常振動，危及機組的安全運行。基于轉輪葉片不平衡的分析和排除，需要檢查耦合運行情況，當葉片開度未知時，選擇啟動工作，與上次加載相比，分析機組沒有在配合狀態下工作。使用監控系統對升降螺旋槳葉片、有功功率、振動振動進行分析和驗證。在增加負載的過程中，葉片跟隨導向反饋是正常的，需要將負載進行減載操作。檢查刀片導向對機組有功功率和振動的影響，在檢查螺栓連接時，可能會出現軸斷裂、擋圈斷裂等損壞。對于不良的液壓工況導致振動增大和有功功率現象。在處理過程中，需要綜合考慮機組故障特點，確定機組的修正優先級，確保調整葉片后機組的正常運行[1]。

5提升水輪發電機組穩定性運行的措施

5.1監測技術的應用

機械振動是導致電機組運行不穩定的因素之一，造成導致振動因素表現在軸的位移、水壓的振動和部件的質量不均等。一般來說應采用監測跟蹤技術，使用低振動或高振動傳感器監測。根據裝置情況進行監測，降低了運行成本，為提高水輪發電機組運行經濟效益提供了依據[2]。

5.2加強水輪發電機組的維護管理

為了提高水輪發電機組運行的可靠性和穩定性，需要加強機組設備的維護和管理。根據實際情況分析運行環境和運行參數，定期對水輪發電機組進行清潔，使其處于良好的工作環境中。對于水輪發電機組易磨損的零件應及時檢測，確保零件磨損影響問題得到及時的處理。對水輪發電機組油壓裝置進行必要的清理，進一步降低機組的濕度。針對軸承損壞問題，應由相應的專業技術人員及時分析根本原因，并及時的采取措施，確保水輪發電機組短期內排除運行故障，以此來提高水能發電的經濟效益及設備運行的穩定性。為了提高水輪發電機組的運行穩定性和可靠性，在機組年檢預試工作中，可以拆除發電機與其他設備的連接，斷開接線盒內定子繞組的連接件。基于智能遙測可以捕捉物體、設備的絕緣電阻，使設備的運行控制在一定的范圍內。由于水輪發電機組長期處在水環境中，水輪發電機組在運行中容易發生潮濕，對于相關的部件及結構容易存在腐蝕和磨損的問題，直接影響了水輪發電機組及相關部件的絕緣程度。為了避免這個問題，需要將里面的零件烘干。常用的方法主要有回路干燥法和短路法，輪廓干燥法應用較多。在干燥過程中，需要將電爐連接到水輪發電機組的通風口，將水輪機的葉片調整到打開位置，以保持水輪發電機組可以以適當的速度進行運行。在這個過程中，嚴格控制電爐的運行功率。如果功率太低，則無法保證水輪發電機組相關部件的干燥效率。如果功率太高，水輪發電機組一些敏感性的部件就會燒壞。因此，在正常情況下，電機運行溫度可以保持在攝氏80度，以此來達到對水輪發電機組進行良好的干燥除濕效果[3]。

結束語

綜上所述，水輪發電機組穩定運行對于水能動力發電具有重要的作用。通過發電機組的穩定安全運行，保證發電系統的穩定性。但由于多方面的因素影響，造成水輪發電機組運行存在一些問題。因此，在機組運行管理中，需要分析運行影響因素，加強對水輪發電機組運行管理，提高對機組的維護質量，確保水輪發電機組運行的穩定可靠。

參考文獻：

[1]許貝貝.水力發電機組系統可靠性與多能互補綜合性能研究[D].西北農林科技大學，2020.DOI：10.27409/d.cnki.gxbnu.2020.000020.

[2]王振羽，王永潭，王樹新，孟繁欣，韓四保，王潤鵬.水電站水輪發電機組的常見故障與維護[J].科學技術創新，2019（34）：176-177.

[3]王利杰，孫波.水輪發電機組穩定性試驗分析與運行區域劃分[J].水電與新能源，2019，33（10）：52-53+78.DOI：10.13622/j.cnki.cn42-1800/tv.1671-3354.2019.10.014.