水力发电机组的安全稳定运行分析

水力发电机组的安全稳定运行分析
摘要：在我国全面推进经济建设工作的形势下，核电、风电以及光伏风电领
域的发展取得了显著的成绩，与此同时我国水电机组的运行环境也愈发地复杂，
这样就使得人们对于水电机组的情况给予了更多的重视，尤其是机组的运行状态。

机组运行的情况往往会对整个电力系统的运行情况造成巨大的影响，如果机组不
能保证稳定持续运行，那么必然会对电力系统的综合性能造成一定的损害。

关键词：水电机组；机组电气稳定运行；机组机械稳定运行
引言：
在我国经济建设工作大范围推行的过程中，工业领域的发展的整体智能化水
平随之不断地提高，对于能源的需求也在逐渐地增长。

水利能源是可再生能源的
一种，水力发电的原理其实质就是借助水位的落差与水轮发电机组进行配合来形
成电力能源，整个过程中就是将水能转变为机械能的过擦，随后借助机械能来为
发电机提供动力。

就现如今实际情况来说，国内众多水电站在运行、管理方面整
体水平都已经达到了较为成熟的状态，但是发电机的运行效率还可以逐步地提升。

1机组运行稳定性的评价标准讨论
1.1水轮机尾水管压力脉动
同样的涡带压力脉动幅值往往都会对机组运行的情况造成诸多的影响，运行
在最佳水头之下的稳定性相对较差。

参与与稳定性相关的LLAH／H相对较好，并
且相同的参数该水头的运行稳定性相对于低水头较差。

高频压力脉动所造成的不
良影响相对于低频较大，所以仅仅使用涡带压力脉动幅值AHIH来对水轮机的运
行情况进行评估是无法保证良好的准确性的，所以还需要对其税利稳定性影响因
素加以综合分析。

1.2机组振动
水轮发电机组振动评价标准是判断机组运行稳定性的关键指标，并且也是对机组运行情况进行监测的重要依据，其在保证机组运行的稳定性和安全性方面具有重要的作用，也能够有效地规避各类危险事故的发生。

快速旋转的火电机组往往都是将轴振当作对振动实施评估的标准，水电机组是以轴承振动来对振动加以评价。

轴振测量效率相对较高，并且具有良好的灵活性，可以更为准确地对轴的振动情况加以展示，从而对于评价结果的准确性能够加以根本保障，协助工作人员及时高效地水轮发电机组运行中所存在的隐形因素加以判断。

但是测量仪器在实践中具有十分突出的复杂性，如果不能保证良好的操作规范性，那么是无法对数据的准确性和全面性加以根本保障的。

轴承振动所使用的仪器设备具有良好的稳定性，但是其灵敏度相对较差，只可以间接地将转轴的振动情况加以展现。

对于大型和巨型水轮发电机组可对轴振动和轴承振动能够进行同步检测，并且可以利用不同的标准来实施评价，水轮发电机组振动评价标准中振动评价特征参数主要可以分为位移、速度两个方面，振动的速度适合运用到具有较高的振动频率或者是非周期性分量振动的测量环节之中，可以更加高效的对振动量的大小加以展示。

振动位移不但可以直接进行参数的读取，并且在水电机组持续运行的过程中也储备了大量的经验，对于那些振动速度超出了一定范围的机组可以利用振动位移的方法来进行评价。

因为水轮发电机组的容量相对较大，转动速度涉及到的范围较为广泛，现如今所运用的标准还不适合运用到所有的水电机组的评估之中。

当前所执行的标准对于机组的启动、停机以及负荷变化情况缺少基本的考虑，对于负荷过程的各项规定的制定也存在诸多的疏漏，并没有对机组大小与振动评价标准之间的关联进行对比分析，所指定的测点位置标准也没有进行详细的说明，对于上述问题还需要我们进一步的进行处理和解决。

2电气方面
2.1静态气息不均匀
发电机定子或转子不圆，或者定、转子不同心，往往都会导致所形成的气隙出现不均匀的情况，如果最小气隙的位置固定不变的时候，就说明静态气隙不均匀，这样也会造成气隙磁场出现不均的情况。

定子中经常会形成的相对静止的单边磁拉力和周期性交变磁拉力，在转子上通常会形成周期性的交变磁拉力，都会
导致发电机振动的情况发生。

这主要是因为定子、转子间隙尽管达到了安装的规
定标准要求，但是大、小间隙的位置都处在中心线的相对一边，或者是在空间独
立集中分布。

在实践工作的开展中，应当切实地对气隙进行适当的处理，要想有
效地解决振动静态气隙出现不均匀分布的情况，可以采用下列方法来进行操作：
首先，对于发电机转子圆度需要进行准确的测量，并且在磁极和磁轭之间增加垫
片来进行调整。

其次，扩大上机架的支撑结构的强度。

再有，保证动平衡效果。

最后，从整体上提高制造和安装的准确性。

2.2动态气隙不均匀
如果转子在运行的过程中出现松动的情况，或者是因为受到其他因素的影响
而导致气隙在运行的过程中不能保证良好的均匀性，那么就表示动态气隙不均匀。

如果遇到上述情况，最小气隙的实际位置往往并不固定，并且会随着时间的推移
发生变化。

尽管动、静气隙出现不均匀的问题的根源有所差别，但是所造成的影
响往往都是一样的，并且都会导致机组出现剧烈的振动的情况，对于机组运行的
稳定性必然会造成诸多的影响。

预防方法：从各个细节入手来对机组进行设计，
确保设计的效果，避免转子磁极运行中出现松动的情况，这样就可以规避气隙出
现不均匀的情况。

3机械方面
3.1机组轴线不正或对中不良
机组轴线设置不适当或者是对中不良主要涉及到：发电机上层转轴和转子中
心体非同心。

发电机转轴和转子中心体不同心。

冲击式水轮机喷管和水斗不对称
等等。

对于上述问题，可采用的预防方法主要为：增强制造的准确度和安装的效果。

3.2转动部分质量不平衡
水轮发电机组转动部分质量不平衡是导致机组振动的最为重要的一个原因，
主要可以分为静态和动态两种类型。

动态质量不平衡就是指机组开始运行或者是
运行一段时间之后，因为振动的影响而导致一些零部件出现松动、位移的情况而
造成的旋转质量出现失衡的情况。

诸如：因为发电机磁轭紧量无法达到规定的要求，运行过程中磁轭径向外移动而导致的质量失衡等等。

这个时候就需要结合各
方面设计情况对于转子的不同部位进行配种。

预防方法：首先，从各个细节入手
来提升制造、安装的质量。

其次，可以采用有效的方法来避免磁轭运行的过程中
出现不均匀移动的情况。

再有，借助最前沿的检测设备以及平衡配置软件对于现
场动平衡进行实验，尽可能地保证机组转动部分能够保持质量良好的平衡。

4机组水力方面运行问题与预防措施
4.1叶道涡
叶道涡一般都是因为混流式水轮机保持在最佳的运行状态下的时候，叶片之
间与上冠进口位置脱硫。

为了促进机组整体性能的提升，在针对转轮实施设计工
作的时候，应当重视逐步的增加叶片的包角，保证叶道可以更为高效的进行涡旋
的集中处理。

叶道涡初生线其实质就是指发生点连线，叶道涡发展线就是指发展
点的连线。

通常情况下发展线都需要与运行作业区域保持一定的距离。

预防方法：充分结合各方面实际情况和需要对于叶片顶层叶型和上冠线实施全面的优化。

4.2卡门涡
当流体从物体周围经过时，尾流两侧会有对称式涡漩产生，也就是所谓的卡
门涡。

当水流从叶片周围经过时，必定有卡门涡形成。

无论是可见涡还是不可见涡，当其频率和机组部件固有频率相对较大时，不会引起共振；而与机组部件固
有频率相差较小时，则会引起共振，造成一定危害，主要表现为：绕流部件损坏；部件共振响应；产生强烈噪声。

预防措施为：适当减薄叶片，以提高涡频率，从
而间接防止共振；使绕流部件固有频率与涡频率错开。

结语：
总的来说我国水电领域的发展历经了上百年，未来要想保证稳步的发展还需
要重视对发电机组进行全面的优化。

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