水轮机稳定性探讨
水力发电中水轮机的性能研究
水力发电中水轮机的性能研究一、引言水力发电是一种利用水能的发电方式，其具有可靠性高、成本低、环保等优点，因此在全球范围内得到广泛应用。
而水轮机作为水力发电中最重要的关键设备，其性能的稳定和高效性直接影响到水力发电的效率和质量。
二、水轮机原理水轮机是利用水能转动轴，从而将机械能转化为电能的一种机械装置。
其原理是利用水的动能和重力势能，转化为机械能。
水从高处流下，撞向水轮叶片，水轮转动带动发电机工作，将机械能转化为电能。
水轮机包括斜流水轮、直流水轮、混流水轮等多种类型，各自的运转原理也有所不同。
三、水轮机的性能参数为了评估水轮机的性能，常常需要考虑以下几种参数：1. 发电机效率：发电机效率是指水能被转化成电能的比率。
其公式为：η=Pe/Pw其中，Pe代表实际输出电功率，Pw代表水轮机水力轴功率。
2. 水轮机效率：水轮机效率是指水能被转化成机械能的比率。
其公式为：ηm=Ws/(ρQH)其中，WS代表水轮机水轮叶轮的机械功率损失，ρ代表水密度，Q代表水流量，H代表水头。
3. 叶轮效率：叶轮效率是指水能被转化成叶轮机械能的比率。
其公式为：ηv=(Ws-Wf)/Wq其中，Ws代表水轮机水轮叶轮的机械功率损失，Wf代表水流流失机械能，Wq代表水的进口机械能。
四、水轮机的性能研究1. 水轮机设计中的材料选择水轮机的叶轮材料直接影响其机械性能和耐久性。
常用的材料有铝合金、不锈钢、碳钢等。
其中，铝合金是一种轻质高强度的材料，其耐腐蚀性和耐疲劳性也较好，因此被广泛应用于小型、高速水轮机的制造。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性和抗疲劳性，在某些特殊环境下被广泛应用。
碳钢则因其成本低、制造方便而在工业制造中被广泛采用。
2. 叶轮结构设计优化为了提高水轮机的效率，优化叶轮的设计至关重要。
通过改变叶轮叶片的形状和角度等参数，可以改进叶轮的流动特性，使其更具有动力学效率。
例如，对于混流水轮，合理设计进口角和出口角是提高水轮机效率的关键因素。
影响混流式水轮机稳定性的主要问题及建议、
响 混流式水轮机稳 定性 的 因素进行分析研究 ，提 出了提 高机 组运行 稳定性的对策建议 。
关 键 词 ：水 电站 ；混 流 式、 低成本 、 效益的具体体现。我国水 电站大部分为混 高
区域 内运行 ， 在交变动态载荷和压 力脉 动的作 用下大大增 加了转轮出现 ３ 提 高水 轮机稳定性的几点建议 ． ３ 合理选 择水轮机 Ｈ ａ／ ｍｉ １ ｍ ｘＨ ｎ的变化范 围 混流式水轮机是固定叶片式 的水 力机械 ， 转轮的设计和选型都是确
叶片 自振频率与冲击频率相 同， 便产生共振 。 五是水力不平衡 引起的压 最 大应力应小于 １０ ａ ５ ＭＰ 。叶片出水边 与上冠交接处属于高应 力区，应 力脉动。当流人转轮 的水流 失去轴对称时 ，出现不平衡 的横 向力， 是 适当加大 圆弧段直径 ， 于 以改善应 力状况 。 二是计算 出水边卡 门涡频率与 造成转轮振动。 ２ 转轮设计制造方面的原 因 ． ２ 各部件固有频率 ， 使其不产生 共振。三是适当控制叶片数量。转轮叶片 数量与稳 定性之间虽然没有直接 的明确 关系 ， 但在一定条件下其影响也
“ 稳定、安全 、满发“ 是水 电站机组普遍追 求的 目 ， ， 标 也是水 电机 疲 劳裂纹 的几率。 流式水轮发 电机组 ，由于 混流式水轮机结构 简单 ，水头适用范围宽广 ， 制造技术较为成熟 ， 混流式机型已经 占居水 电站机 组的主导地位 。 混流
式水轮机有着强大 的生命 力 ， 但又存在不可忽视 的问题 ， 机组振动和 叶 保 在设计水头处有 比较宽 的稳定运行 区， 为了减 小振动和裂纹对混流式 片裂纹是 目前混流式水轮机稳定运 行的焦点。 尤其是一些水 电站水轮机 水轮机 的危害 ，要求 大型混流 式水轮机 水头变幅 不宜过大。 有文献建 的振动和裂纹已严重影响 了机组 的稳定运行和 经济效 益的发挥。 水轮机 议 ， 水轮机 最大水 头和 设计水头的比值应控制在 １ 以下 ，最大水头与 Ｉ ２ 运行的稳定性 ， 尤其是混流式水 轮机 的运行稳定性已经成为水轮机学术 最 小水头的比值应控制在 １ 以 内。 ． ５ 界讨论的热门话题。 ２ 影响混流式水轮机稳定性 的主 要原 因分 析 ． ２ 水力方面 的原 因 ． １ ３ 确保 水力设 计的科学性和合理 陛 － ２ 一是合理选取水轮机 的比转速 。 过高的 比转速 ， 将削弱水轮机的强 度 ，影响空化及 防泥沙磨损 的性能 ，对水轮机 稳定性 不利。 当水 轮机
北本水电站高水头大容量贯流式水轮机稳定性研究
云 南 水 力 发 电
ＹＵＮＮＡＮ Ｗ ＡＴＥ Ｒ Ｐ０Ｗ ＥＲ
北本水 电站 高水 头大容量贯流 式水 轮机稳定性研 究
吴 良有
（ 大唐 （ 老挝 ）北 本水 电有 限 公司 ，老挝 万象）
摘
要 ：水 轮 发 电机组 是 水 电站 的核 心设 备 ，水轮 机 的稳 定性 将 对未 来 水轮 机 的安 全运 行 以及 电站 效益 具 有非 常 大的影 响 和意 义 。 由
云 南 水 力 发 电
２ ０ １ ５ 年第 ３期
进 行专 题 研究 。电站 基本 参数 见表 １ 。水 轮 机 基本 参 数 见表 ２ 。
北 本 水 电站 位 于 湄 公河 上 游 河 段老 挝 北 部 乌 多 姆 赛 省北 本县 境 内 ，为 湄 公河 规 划 的第 一 个 电
站 ，电站 为径流 式开 发 ，电站有 发 电 、 航运 、 过鱼 、 旅 游等综 合利 用要 求 ，初拟 装 机 ９ １ ２ ＭＷ 。 １ ． ２ 电站 主要 参数 １ ） 上游水位。正常蓄水位 ３ ４ ０ ｍ； 死水位 ３ ３ ３ ｍ。
在 转 速 的 选 择 上 应 使 其 运 行 在 高 效 率 区 ，从 而 获
得 更 多的 电能 。
水 位 （最小流 量 ）３ ０ ７ ． ５ ｍ。 ３ ） 装机容量。 （ 台数 × 单 机 容量 ）１ ６ × ５ ７ ＭＷ＝
９ ｌ ２ ＭＷ ；年 利 用小 时数 ５ ４ ３ ８ ｈ 。
于 北本 电站贯 流式 机 组水 头 高 ，水头 变幅 大 ，因此 ，水轮 机 运行 稳定 性 、转 轮水 力 设计 和 制造 、发 电机 参 数和 结构 等 的设 计和 制造 难 度 都大 ，确 定合 理 的水轮 机 参数 及结 构型式 ，确保 水轮 机长 期 、稳 定 、安 全运 行 ，意 义重 大 。 文 中从北 本 水 电站的 实际情 况 出发 ，从 影 响贯 流 式水 轮 机稳 定性 的 参数 选择 、应 用 水头 、水 力 方面 、结 构 方面 及运 行 方式 等 多个 方面 ，对 机组 主 要参 数选 择 、并 对结 构设 计 和 机组 振动 进行 了分析研 究 。 关奠调 ：贯流式 ，高水头 ，大容 量 ；稳定性 北本 水 电站
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组是发电厂和电网中重要的设备，因其在供电稳定性和可靠性方面发挥着重要作用，因此，对水轮发电机组的轴系系统的运行稳定性及故障进行分析，开展相应的处理措施，是确保发电厂和电网稳定可靠运行的重要环节。
一、水轮发电机组轴系系统的稳定性分析1.由于水轮机轴系系统是一个振荡系统，其运行稳定性由其转速角度和转速振幅之间的振荡差异决定。
因此，在水轮机轴系分析中，需要计算转速角度和转速振幅之间的振荡差异，以确定水轮机轴系系统的稳定性。
2.通过计算水轮发电机组的动载荷可知，水轮机的运行稳定性会随着负荷的变化而发生变化。
当负荷减小时，转速会增加，而转速角度和转速振幅之间的振荡差异会减小，从而减小水轮机轴系系统的振荡差异；当负荷增加时，转速会降低，转速角度和转速振幅之间的振荡差异会增大，从而使水轮机轴系系统的振荡差异增大。
3.在振荡条件下，水轮机轴系系统的稳定性会受到一定的限制，因此，必须利用调速装置、调速器、减振器等，通过调节发电机转速等，来增大水轮机轴系系统的稳定性，以保证水轮发电机组稳定可靠地发电。
二、水轮发电机组轴系系统故障分析1.水轮发电机组轴系系统故障的最常见情况是摩擦力的不均衡，最常见的原因是轴系的损坏或表面的磨损。
2.水轮发电机组轴系系统因非正常工况造成的故障，其最常见的现象是轴承温度升高，轴承损坏或轴承磨损。
3.水轮发电机组轴系系统由于油脂变质失润等故障造成的故障，其最常见的现象是轴系磨损加剧，动态平衡系数变化，以及振动等现象。
4.水轮发电机组轴系系统也可能因轴系转子扭曲或磁体发生分离、短路等故障而发生故障，其最常见的现象是转子振动增大、转子电流偏差、发电机输出功率降低等。
三、水轮发电机组轴系系统处理措施1.检查轴系的表面有无磨损、异常现象，如有则必须及时更换轴系。
2.定期检查油脂，如果油脂变质则应及时更换。
3.定期检查轴系转子有无异常现象，如果有则应及时更复。
水电站水轮机稳定运行技术对策
水电站水轮机稳定运行技术对策摘要：目前，我国水电站水轮机朝着高比转速、大容量、大尺寸的方向进行发展，然而在比转速和尺寸不断增大的情形下，水轮机相对刚度则逐步降低。
同时，因自动化水平的提高，使得在运行时水电站少人值守或无人值班等方式被不断推广使用。
所以，业内必须加强对水轮机稳定运行技术的重视，同时也必须对其运行稳定性提出更高要求。
文中结合被最广泛运用的混流型水轮机实例，分析了影响水轮机运行稳定的相关因素，同时也提出了提高稳定性的技术措施。
关键词：水轮机；稳定运行技术；对策0、引言以我国某水电站为例，该水电站水轮机包含HLA351、HLA179、HLD54等型号，在投入运行之后，通过现场检测表明，该水电站水轮机机组可稳定运行，额定出力可达到16.5 MW，从而充分显示出中小型高水头水电站采用较高比转速的混流型水轮机来代替较低比转速的冲击型水轮机，其具有很大的优越性。
所以，为保障水电站机组运行的稳定安全，各个水电站建设方对于由机组成套装置选型优化以及配置电气设备，到产品开发、设计和生产，及调试和安装等各个重要环节的质量，均相应的采取了工艺和技术措施。
同时，通过专业测试机构对该水电站水轮机甩负荷和运行稳定性分析的现场试验，表明前期所采取的技术工艺和优化措施获得了预期效果。
1、水电站水轮机稳定运行所存在的主要技术性问题1.1 磨蚀故障水电站水轮机在实际运行过程之中，其水轮机的磨蚀问题故障通常很难避免，易于引发包括导水机构、转轮等流道构件的破坏，在检修机组过程中，应主要解决好该类问题。
在汛期时，水电站河流中含沙量会较大，水头变幅显著，因此，在设计机组、制造水轮机及正常运行中，均应该利用合理选用水轮机的参数，并优化水力计算设计，采取耐磨蚀材料（如ZG0Cr16Ni5M0抗磨蚀性不锈钢材料等）等措施以尽可能降低磨蚀的影响，从而形成一套有效的耐磨蚀水轮机运行技术。
1.2 转轮叶片有裂纹出现在水轮机运行中，转轮若出现问题，通常是在其出水边临近上冠位置有裂纹产生，长约为100~400 mm。
设计中面临的挑战——水泵水轮机的稳定性
已 经 有 一 些 作 者 对 水 力 系 统 的 激 振 作 过 阐
述 ］目前用于系 统建模 的复杂 程序 也 已经开 发 出 ， 来 。最 近的文献 ［ ］ １ 显示水泵水轮机 空载工况时转轮
室 内的水流在泵和水 轮机 ２种方 向的交互作 用 。
性 的判断标 准是 ｄ ／ Ｑ Ｏ Ｈｄ ＞ ；
稳定区， 分别 用 Ｑ Ｈ坐标 及无 因次 坐 标显 示 。右 图 ／ 中用无 因次 坐标显 示 的水泵 水轮 机不稳 定 区域也 称
用， 但不是 唯 一 的 因素 ， 他 的相 关 因素 包括 弹性 、 其 惯性 及 系统消 耗能 量 的程度 。 当输 入 的能量 大于 消 耗 的能量 时 ， 系统将 产 生 自激 运动 。
水 轮 机工 况空 载 区域 运行稳 定性 的判 断标 准是
２ 水 轮 机 ． Ｓ特 性 不稳 定 １况 Ｊ
收 稿 日期 ：０ ２０ －８ ２ １－７２
可逆 式 水 泵水 轮 机在 设 计 时重 点 关 注泵 工 况 ， 因为泵工 况时水 流逐 渐减 速 ， 水流 分离 、 流及损 对 环 失更 敏感 。当机组 和 水 力 系统 相 结 合 时 ， 些 因 素 这
ｌ 水 力 不稳 定 的基 本 知 识
系统 的不 稳定 与机组 水头 和流 量关 系 曲线 的斜
率密 切相 关 。这个 斜率对 系统 的不 稳定 性起关 键作
ｄ ／ Ｑ Ｏ Ｈｄ ＜。
如 上所 述 ， １ 示 了泵工 况 特 性 曲线 中的驼 图 显
峰区， 和水 轮机空 载 工况 附近 导 叶 开度 不 变 时 的不
作者简介 ： ａ ｆ ａｌ ｅｇｒ Ｍ ｎｅ Ｓｌ ｂｒｅ，瑞士苏黎士分公 司水 轮机轴 向式 ｄ ａ 和径 向式水力研发技术中心负责人 ．
水泵水轮机稳定性预判与对策
第 ３ 卷第 １ ７ ２期
２１ ０ １年 １ ２月
水泵水 轮机稳定性预判－ ｂ对策
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陈顺 义 ，李 成 军 ，周 杰 ，沈 剑初 ，邱 绍 平 ，郑 应 霞
（ 国水 电顾 问集 团华 东勘 测 设 计 研 究 院 浙 江抽 蓄 工 程 技 术 研 究 中心 ，浙 江 杭 州 ３０ １ ） 中 １０ ４
本 文 试 图 从 已 有 Ｔ 程 经 验 或 解 决 方 案 提 出 在 水 泵 水 轮 机 水 力 研 发 、 试 验 和 设 计 阶 段 根 据 一 些
动 ．最 大 可 能 达 到 额 定 转 速 的 １ ％左 右 。 如 果 机 组 ０ 运 行 至 该 条 件 下 甩 负 荷 至 空 载 ，则 转 速 波 动 将 不 收
Ｐｒ ｇ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｓ ａ ｉ ｔ ｆＰｕ ｏ ｎ ｓｓｏ ｈ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｍｐ ｔ ｒ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ Ｃｏ ｎ ｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｉ － ｕ ｂ ｎ ｎ ｈ ｕ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ
Ｃ ｅ ｈ ｎｉＬ ｈｎｊｎ Ｚ ｏ ｉ Ｓ ｅ ｉ ｃｕ ＱｕＳ ａｐｎ， ｈ ｎ ｉｇｉ ｈｎＳ ｕｙ， ｉ ｅ ｇ ， ｈ ｕＪ ， ｈ ｎＪ ｎ ｈ ， ｉ ｈ ｏｉｇ Ｚ ｅｇＹｎｘａ Ｃ ｕ ｅ ａ
摘 要 ：基 于 已有 工 程 经 验 或 解 决 方 案 ．提 出 了水 泵 水 轮 机 水 轮 机工 况 空 载 稳 定 性 、水 泵 工 况 高扬 程 区稳 定 性 和 导 叶 小 开 度 振 动 在 水 力研 发 和试 验 阶段 的初 步 判 断 方 法 。并 探 讨 了预 防不 稳 定 性 的 措 施 。 关 键 词 ：稳 延 性 ； “ ”特 性 区 ；驼 峰 区 ；流 体 诱 发 振 动 ；颤 振 ；动 静 干 涉 ；水 泵 水 轮 机 Ｓ
水能动力发电中影响水轮发电机组稳定性的因素及其措施
水能动力发电中影响水轮发电机组稳定性的因素及其措施摘要：水轮发电机组是水力发电厂的关键设备，其稳定与否直接关系到水力发电厂的整体安全，同时也会对电力系统的运行和经济效益产生一定的影响。
因此，本文首先对影响机组稳定的各种因素和危害进行了分析，而后基于原因分析的基础上，提出相应的应对解决办法，以期更好地确保机组得以实现安全稳定运行。
关键词：水能动力发电；水轮发电机组；稳定性1引言由于电力、机械和流体等因素的影响，导致了水轮发电机组出现不稳定的情况。
因此，要保证水轮发电机组的稳定，就必须对其产生的各种因素进行分析，而后再提出相应的优化措施，以此更好地保证水轮发电机组能够得以实现平稳、安全运行。
2水轮发电机组稳定性的影响因素2.1 水力因素在水轮发电机组的正常运行过程中，有可能出现由于水力因素而导致机组的不稳定。
例如：过流部件（导叶、闸板、水门）损坏或变形引起机组失稳。
由卡门涡列产生的震动。
由涡流造成的尾水管道振动。
尾管的中空腔压脉动。
在实际操作中，由于叶片的振动、导叶开度的改变，导致叶片表面的脱流或空化，同时使得叶片和机组出现振动情况。
由于导叶数目与叶轮数目不匹配而产生的压力脉动。
2.2 电磁因素发电机的空隙非均匀性；逆向电流产生的逆向磁位；定子不圆、机座接合不良、定子铁心松动、转子盒之间短路等。
2.3 机械因素机组轴线不正或对中，旋转零件的质量不均衡，导轴承存在问题，主轴密封不正确；静板不平整，推力瓦不平整推力头松动，导轴瓦间隙调节不当，转子振摆。
3水轮发电机组缺乏稳定的主要危害水轮发电机组不稳定的危害主要有：(1)松开装置的各个固定联接构件，造成这些固定联接构件自身的断裂，使受联接构件的振动加剧，从而加速其损坏。
(2)在机组零件的焊接处造成疲劳失效区域的产生和扩展，最终导致零件的断裂而报废。
(3)加快设备转动部件的磨损，例如：大轴的猛烈摇晃，导致轴瓦和轴套的温度上升，从而烧坏轴承或轴瓦；转子振动太大，导致滑环和炭刷之间的摩擦增大，使碳刷跳火花。
山口水电站机组稳定性探讨
山口水电站机组稳定性探讨本文结合特克斯河山口水电站水轮发电机组选型设计阶段，采取相应优化措施，提高机组稳定性方面提出了一些观点和看法。
标签：稳定性；选型；水轮机；主要参数1、概述山口水电站是特克斯河梯级开发的最后一级水电站，电站位于新疆伊犁州巩留县境内的特克斯河上，是一座发电为主，有发电反调节任务的电站。
电站型式为坝后式、地面厂房，总库容1.21亿m3，电站总装机容量为141MW，年利用小时数为4070h，多年平均发电量5.72亿kW·h，保证出力40MW，电站在系统中承担基荷任务，电站特征水头分别为：最大水头为36.70m，最小水头为29.70 m，加权平均水头为36.10 m，额定水头为34.30 m。
2、水轮机主要技术参数水轮机型号：HLA551C-LJ-450布置形式：立轴、混流式金属蜗壳水轮机额定水头：34.30m单机额定功率：48.454MW单机流量：152.75m3/s额定转速：111.1r/min飞逸转速：200r/min额定比转速：295m.KW额定效率：94.34%加权平均效率：92.97%最高效率：95.22%额定工况下的允许吸出高度：Hs=-0.69m发电机型号：SF47-54/9200转向：水轮发电机从发电机端看为俯视顺时针方向旋转。
3、采取的提高稳定性措施山口水电站是中低水头段的混流式机组，转轮直径为4.50m，目前为止在疆内已建水电站里尺寸最大的，相应机组刚度、强度，稳定性要求也比较高，以“预防为主，防治结合”的设计思路，在机组设计阶段采用高强度材料并选择合理的结构设计，提高机组在不同工况下的刚强度和稳定性，严格依据标准规范要求，加强设计水平，优化机组局部有整体结构。
下面简要介绍山口水电站机组在提高稳定性方面所采取的措施。
3.1转轮的选用在选型设计时，经对参数匹配优化，使得山口电站机组运行工况避开了原A551转轮高水头脱流区域，采用改进的A551C转轮，同时，也可以获得较高效率及运行稳定性。
浅析大型混流式水轮机水力的稳定性
组 的稳定性在较大程度上得 以改善 ２ ． ２ 控制水轮机组的转速 随着科学技术水平的不断发展 ． 水轮机组转 轮的设 计在大趋势上 是追求高 比转速水轮机。在上世 纪八 十年代 。 在大 型混流式水 轮机高
１ 影 响大型混流式水轮机水力稳定性的因素
１ ． １ 水轮机组 的振动对机组水力稳定性 的影 响 近年来 ． 无 论是我 国生产 的还是从 国外进 口的大型混流式水 轮
间不一致 ． 以及转 动过程中 出现 的不 平衡等 因素 ． 都会导致 运行过程 中失 去平衡 ． 间隔 的空间是随着机组 不断旋转 而变化的 ． 在水 动力 的 影响下 ． 使得转轴 出现 回旋 ． 最终使得 整个水轮 机组 因为剧 烈的振动 失去平衡 ． 机器停 止运行 １ ． ３ 卡 门涡 以及脱流对水轮机水力稳定性 的影 响 卡门涡主要 出现在水轮机 叶片出水 的部 门 ． 它 只能是 在叶片产生 共振 的情况下才会被发现 。 表现形式往往是单纯 的噪音 。 目前 ． 卡门涡
比转速实验时发现 了一个中等频率的压力脉 动现象 ． 将其 称之为高部 分负荷压力 脉动带 ． 它具有脉动频 率与转动频率 成正 比． 根据 不同的 工况形成不 同压力脉动。 此种压力脉动随时能够感知到装置空化系数 和下游尾水的变化。在许多实验过程 中 。 压力脉动突然 间升到一个数 值的现象经常发生于尾水 管的肘水管处 ． 但是这个现象 只存在 于实验 过程 中． 在大型混流式水 轮机真机上并 未出现 ． 而且 其发生原理也不 能详细阐述 ， 但是在低 转速 的水轮机 中是没有这个现象 出现 的。 因此 ， 只是单纯的追求 高转速 以保证水力 的稳定性是非常不 明智 的选择 ． 在 选取转速 的同时 ． 要综合 考评水质状况 ． 水 头 的变动 幅度 以及水轮机 的负荷范围等一系列条件 因素 的综合 ２ ． ３ 对转 轮叶片出水部分进行修复 许多国内外 的实 际例子可 以证明 ． 对转轮叶片 出水部分进行修复 可以提 高卡 门涡 的频率和降低振动。根据研究显示 ． 通过减小转轮叶 片的厚度 以及改造 出水边 的形状 ． 改变水流在边界上转轮叶片分离 的 位置． 同时还要减小导致脱流漩涡 的频率和强度。通过各类方法修复 转轮 叶片的出水 部分 ． 可 以起 到一定消除振动 的效果 ． 防止因为共鸣 引起 的噪声 ． 很大程度上保证 了大型混流式水轮机水力的稳 定性 。 ２ ． ４ 增强水轮机组振动的消除度 ． 保证水力 的稳定性 水轮机尾水 管低频涡带 引起 的振动最直 接的消除方法便 是将空 气注入尾水 管的涡带区 ． 不仅 可以保证涡带 的扩张强度 ． 还 能使得水 中渗入空气增加水的弹性 ． 达到减轻 和消除振 动的结果 。根据经验可 得， 对水 轮机 大轴轴 心进行补气消 除振动 的效果 最为明显 ． 同样 在水 轮机活动叶片和转轮进水 一边对 空气进行压缩 ． 在 降低 叶道涡产 生的 高频率 的压力脉 动有很 好的效果 ． 两 者之间的距离越 大 ． 进行补气 后 的产生的效果越明显 ２ ． ５ 水轮机转轮设计工艺 的提升 大型混流式水 轮机 水力的稳定性 的内在保证是 提升转轮 的设 计 工艺 ， 主要从 以下方面着 手改变 。 通过数值模拟技术对 转轮、 尾水 管以 及涡壳等部件 优化设计 ． Ｃ Ｆ Ｄ优化技术也可以运用其 中。转 轮的选材 应该着重注意水头的变动 幅度是否足够大 ． 稳定性是否 良好 以及是 否 具有 广泛的高效 区的的负倾角 叶片 同时 ， 在不会影响转轮水能量 的 情况下 ， 注意转轮叶片 的焊 接头是否采取 了大圆弧 的形 状 ． 因为 圆弧 形状可以减少 因空 间形状变化导致 的压力集 中的状况发生 ． 通过转轮 叶片进行一 系列脱氧环节 ． 保证转轮 的叶片质量。 以上制造工艺 的提 升都 可以保证水力 的稳定性
关于水轮机稳定性问题探讨
力， 于是造成转轮振 动。
一
１ － ２转轮设计制 造方 面的原 因 是叶片和上冠 、 下环 的焊 接部位 ， 由
于采用 的是 “ １ ’ ， ， 型焊接 方式 ， 是 空 间几何 形 状突变 的位置为应力 集中 区域 ， 也是疲 劳强 度最 低的部位 。 二是转轮叶片和上冠 和下 环 比较 ， 平面 尺寸较大而横截 面尺寸相对较 小 ；与上冠 、 下环焊接成转 轮后 刚度最小 ， 在运 行时承受 交变负荷时容易产生疲劳裂纹。 三是 叶片 出水边 相对进 水边 薄 ，强度 差， 在交变负荷 作用下最易发生裂纹。 四是 在转轮 焊接过 程 中由于焊 接工艺 和热处理不 当等 因素 ， 产 生夹渣 、 气孔 、 应力 集 中等缺 陷 ， 在交 变负荷作用 下将 降低疲劳 强度和使用寿命 。 １ ＿ ３水轮机运行 过程中的原因 水轮 机在 电网 中担负着 系统调 峰和调 频 的作用 ， 作 为电 网能源 的主要动力来 源 ， 水轮机 长时间的不间断运 行是势所难 免的 ， 因此 我 国大部分 混流 式水轮 机裂纹 的产 生 都是 由于疲 劳运转 的原 因 ， 在 不间断 的旋 转 状态 下运行时 ， 会 有交变动态 载荷和压力 脉 动的强大 作用 ， 这种情 况下 ， 混流式 水轮 机 的转 轮就会 处于疲劳状态 ， 如此情况循环 的 运转 ， 会加大裂纹产生 的机率 。 ２提高水轮机稳定性的几点建议 ２ １合理 选择 水轮 机 Ｈ ｍ ａ ｘ ／ Ｈ ｍ ｉ ｎ的变 化范 围 混 流式水 轮机在 设计 时要保 证水头 处 有一 个较为稳定 的运行 区间 ， 这个 区间可 以 在一 定程度上减小振动 和裂纹 ， 这二处 危害 减弱了 ， 水轮机 的运行平稳 性就能得 到很 好 的体 现。 所 以在设计混流式水轮机的转轮时 考虑叶片折水力负荷 ， 这种 固定式 的叶片式 的水 力机械 在设计 时水头变幅不 宜过大。 有 文献建议 ， 水轮机最大水 头和设计水 头的 比 值应控制在 １ ． ２以下 ， 最大水 头与最小水头 的比值应控制在 １ ＿ ５ 以内。 ２ ． ２确保水力设计 的科学性和合理性 是 合理选 取水轮机的比转速。 为 了保 证水轮机 的稳定性 ， 所 以在选取水 轮机时要 注意水轮机 的比转 速 ， 要控制水轮 机的 比转 速不 能过高 ，以使对 水 轮机 的强 度造成 影 响， 同时也会 减弱水 轮机 的磨损 度 ， 使 稳定 性难以保障。当水轮机稳定性指标不能满足 时， 应采 用较 低 的比转速 ， 并选择 较低 的导 叶相对高度 ｂ ｏ ， 减小单位流量 Ｑ １ 。 二是降低尾水管压力 脉动值 ， 控制叶道 涡的发生。叶道涡从发生到发展是有一个过 程的， 在转轮 模型试 验 时就应 注意 ， 尽 量把 叶道涡发生线排除在运行范围之外。 尾水管 压力脉动值应按不 同水头段 、 不 同负荷段分
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析【摘要】本文针对水轮发电机组运行稳定性进行研究，通过对评价指标、影响因素、研究方法、现状和存在问题的分析，总结了水轮发电机组运行稳定性的研究现状。
结合未来发展方向，展望了该领域的发展。
首先介绍了研究背景和目的，接着详细讨论了评价指标和影响因素，然后解析了研究方法和现状，并分析了存在的问题。
最后总结了现状并展望未来的发展方向。
通过本文的研究，有助于提高水轮发电机组运行稳定性，为水力发电行业的可持续发展提供理论支持和实际指导。
【关键词】水轮发电机组、运行稳定性、评价指标、影响因素、研究方法、现状分析、问题、总结、发展方向、未来展望1. 引言1.1 研究背景水轮发电机组是一种重要的水力发电设备，具有能源利用效率高、环境友好等优点，被广泛应用于水电站。
在实际运行中，水轮发电机组的稳定性一直是一个关键问题，直接影响着发电效率和设备寿命。
对水轮发电机组的运行稳定性进行研究具有重要意义。
随着技术的不断发展，水轮发电机组的运行稳定性评价指标不断完善，包括振动、噪声、温升、功率因数等方面的指标。
这些评价指标可以客观地反映水轮发电机组的运行状态，为进一步分析问题和改进设备提供了依据。
水轮发电机组的运行稳定性受到诸多因素的影响，包括水轮机设计、水轮机组装配、水轮机运行条件等因素。
对这些影响因素进行深入分析，可以帮助理解水轮发电机组稳定性问题的根源，从而有针对性地解决这些问题。
对水轮发电机组的运行稳定性进行研究具有重要意义，可以为提高水力发电效率、延长设备使用寿命提供技术支持。
本研究旨在探讨水轮发电机组的运行稳定性现状，为未来研究和技术改进提供参考依据。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解水轮发电机组的运行稳定性，探索其影响因素和评价方法，总结目前研究现状，分析存在的问题，为今后的研究提供参考。
具体来说，通过评价指标的设定和研究方法的选择，我们旨在揭示水轮发电机组运行稳定性的内在机制，提高其运行效率和可靠性。
老江底水电站水轮机水力稳定性分析
行 工 况 处 于或 接 近 最 优 工 况 区 ，机 组 选 型 设 计 合 理 。
３２ 材 料 选 用 Ｉ
老 江 底 水 电 站 水 轮 机 转 轮 采 用 铸 焊 结 构 ，上 冠 、
下 环 和 叶 片 采 用 马 氏 体 不 锈 钢 材 料 Ｚ ６ ｒ３ ５ ， Ｇ０ Ｃ １ ＮｉＭｏ
第 ３ ７卷 第 １ ０期
２ １ 年１ ０ １ ０月
水 力 发 电
老江 底 水 电站水 轮机水 力稳 定 性分析
任 启 淼 ， 郭 建伟 ， 杨 强 ，刘光 宁
（ ． 州 省 水 利 水 电勘 测 设 计 研 究 院 ，贵 州 贵 阳 ５ ０ ０ ； １贵 ５ ０ ２
２ 哈 尔滨 大 电机 研 究所 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １ ０ ４ ） ． ５ ０ ０
ＭＰ ａ．强 度 极 限 ７ ０ ＭＰ 。 ５ ａ ２ １ 年 １月 发 现 裂 纹 以 后 ， 业 主 单 位 和 东 风 ００ 的 最 优 负 荷 区 ， 机 组 运 行 状 态 不 稳 定 ，可 能 引 发 叶
道 涡 、卡 门 涡 、尾 水 涡 带 等 一 系 列 水 力 不 稳 定 。
叶片 采 用铸 造
（ ＶＯＤ 精 炼 铸 造 ） 成 型 、数 控 加 工 ，
叶 片 厚 度 １ ～ ２ ｍ／ 。 ５ ２ ｌ ｃ ｌ 转 轮 进行 的有 限元 分 析 表 明 ，在 最 大 水 头 下 ，
暂 时 过 负 荷 超 过 水 轮 机 额 定 出 力 时 ，各 部 件 材 料 的 最 大 允 许 应 力 不 超 过 其 屈 服 强 度 的 ５ ％ 。在 最 大 飞 ０ 逸 转 速 或 水 压 试 验 的 条 件 下 ，相 应 部 件 工 作 应 力 不 超过 屈 服 强度 的 ７ ％。材 料屈 服 强度 规 定 值 为 ５０ ５ ５
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析1. 引言1.1 水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是利用水能转化成电能的重要装置，其运行稳定性直接关系到发电效率和设备寿命。
随着能源领域的发展和水电站建设规模的扩大，对水轮发电机组运行稳定性的研究越发引起重视。
当前，国内外学者们在水轮发电机组运行稳定性方面的研究取得了一系列成果。
但也存在一些尚待解决的问题和亟待提升的空间。
在既有研究的基础上，本文将对水轮发电机组运行稳定性的现状进行深入分析，以期为该领域的研究提供参考和借鉴。
本文将首先概述水轮发电机组运行稳定性的重要性和研究背景，然后对影响水轮发电机组运行稳定性的因素进行分析，包括水轮机本身的设计、水力系统的特点、电力系统的配合以及外部环境等因素。
接着将探讨水轮发电机组运行稳定性的评价方法，以及针对问题提出的优化措施。
最后，将对国内外水轮发电机组运行稳定性研究现状进行比较分析，总结不同国家或地区在这一领域的研究特点和发展趋势。
2. 正文2.1 概述水轮发电机组是一种利用水力能源转换成电能的设备，具有环保、可再生、稳定等优点，因此在能源产业中具有重要地位。
水轮发电机组的运行稳定性一直是研究的焦点之一。
本文将对水轮发电机组运行稳定性进行深入分析，探讨其影响因素、评价方法、优化措施以及国内外研究现状进行对比。
对水轮发电机组的运行稳定性进行概述是十分必要的。
水轮发电机组的运行稳定性是指在各种外部环境和工况下，发电机组是否能够保持正常、稳定且高效地运行的能力。
运行稳定性的好坏直接影响到机组的性能和寿命，同时也关系到电网的安全稳定运行。
对水轮发电机组运行稳定性的研究具有重要的现实意义。
概述部分将从水轮发电机组运行稳定性的概念和意义入手，介绍其研究背景和现状。
会简要介绍接下来正文部分将要展开的内容，为读者提供一个整体的概览。
通过对水轮发电机组运行稳定性的概述，可以引导读者更好地理解后续内容，为后续的分析和讨论奠定基础。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析摘要：因为现阶段我国大力发展水事业，因此各大水电厂都在增加机组投入，但是因为设计制造、运行等方面存在着一定的缺陷，而且由于机组设备容量越来越大，尺寸也明显增大，这就使得各个部件之间的刚度明显削弱，所以机组运行时常发生故障，综合多种故障分析，水轮发电机组最容易发生故障的部位就是轴系系统，本文主要从轴系运行故障角度来对水轮发电机运行稳定性以及容易引发的故障进行分析，希望能够为水电厂的安全运行提供借鉴。
关键词：水轮发电机；轴系运行；稳定性与故障水轮发电机组本体设备具有安装难度大、安装精度高、安装工艺复杂等特点，发电机组本体设备的安装质量直接影响着发电的可靠性和安全性，对发电效率也有着比较大的影响。
为了保证水轮发电机组的质量，需要做好水轮发电机组本体设备的安装工作。
1 水轮发电机组稳定运行的基本要求第一，水轮发电机组在安装期间，安装人员要保证机组中心准确无误，必须保证几组每一个固定部件都保持在相同的垂线上，换言之就是在公差范围内的同心，尤其是要注意旋转中心以及机组中心两者相互重合，确保几组中每一个部位之间存在的缝隙以及气隙都始终处于均匀的状态，这样就可以最大程度的降低水轮机水力干扰，也不会对发电机电气造成任何的干扰。
第二，水轮发电机组轴线调整时，工作人员要对盘车进行严格计算，同时保证定位机组中的旋转中心要在指定的位置不会出现任何的差错，同时工作人员要保证轴系运行过程中，摆度值以及方法都要确定好，以此保证轴系运行的垂直度达到要求，直线度符合标准。
第三，所选的轴线质量必须达到标准要求，这样才能够从根本上保证旋转体质量合乎要求。
正常情况下，机组轴系运行过程中，既要与旋转体保持同心，还要与导轴承保持同心，因此导轴承的轴线质量也必须达到要求标准。
2 影响机组轴系运行的基本原因2.1 机组轴系统运行的先决条件机组轴系的“3个中心”是机组正常运行的基础，包括机组轴系运行中的机组中心、旋转中心和轴线,是轴系稳定性运行的先决条件。
浅析中小型水力机组运行稳定性
ｌ 蔡维 由 水轮机调节系统 的 ｝
１９ （ Ｊ ９ ６４
一Ｉ ＰＤ复合控 制［］ 电气 自动化 Ｊ
２ 沈 祖 诒 吐轮机调节［Ｉ ］北 京： 水利水 电出版社 ， ８ １８ ９ ３ 刘 曙 光 模糊控制技 术［ ］ 北京 ： Ｍ． 中国纺织出版杜， ０ ２１ ０
恩旌卅 中小型水电站 ， ｌ 大多具有水头 高 、 流量 小等特点 ， 因
而 冲击式水轮机较 多。冲击 式机组相对 反击式机组来 说 ， 由于 机组具有较 好 的调 整参数 ， 运行 稳定 性 、 抗磨 蚀 性均 较优 越。 但许多 电站运行实践表 明， 冲击式水轮 机也存在严重 泥沙磨 损 和空蚀破坏 等现象 （ 水轮 机喷嘴 和喷针头 遭 到严重 瞎蚀破 坏 ， 或在斗 叶工作 面及斗叶 出水边 背 面或侧 面出现空 化破坏 区） ， 影响其运行稳定 性。
中水流低频压力脉 动是造成 机组振动的重要 匾周之一。
ｌ２ 机械 方 面的 因素
对于大型水 轮发 电机 组 。 由于受到 运输条件 等的限制 ， 水
调节系统 ， 比常规 ＰＤ控制水轮机调 节 系统具有更好 的动态 特 １ 性。尤其针对灯 泡贯 流式 水轮 机发 电机 组 ， 用参 数 自整 定 采 Ｆｚ ． Ｉ ｕｚ 一Ｐ 复台控制水轮机调节 系统具有 良好 的应用前景： 口 ）
１ ３ １ 尾 水管 涡 带引起 的压 力脉 动 ．．
当机盟 在最优工况运 行时， 转轮 出口水流应是近法向流出 ，
此时 ， 转轮出口水流 不发生旋转 ：当水轮机偏 离最 优工况 运行
时． 由于转轮 出Ｖ处的旋转水流 厦脱流旋 涡和气蚀等 的影 响， Ｉ 在尾水管内常引起 水压 的脉动， 其 当水轮机处于低水头 与低 尤
水轮发电机组稳定性研究
设计制造时提高稳定 性
水头参数设计的合 理性 在设计过程中，应使水头保持在合理的范围内 ，从而
减 小水 轮机 的振 动 的幅度 ，抑 制裂 纹 的产生 ，达 到提 高整 机稳定性的目的。此外 ，还应在确定叶片负荷合理的条件 下， 使其 负荷 区域 在稳 定数值 范 围 。 总而 言之 ， 水 头要 稳定 。
为 了保证 水轮 机 工作 的稳 定性 ，必 须使 机体 在运 行过 程中 的强 度达 标 ，除了材 料 的选择 外 ，比转 速也 会对 强度
隙的具体大小都将直接影响到运行的稳定 。 ②制造安装误差 ，主要是在加工方面 ，由于大型设备 通常采用分段制造运输再在工作场地组装的方式 ，标准的 不 统一 、安 装 的误差 等都 有可 能造 成转 子重 量等 与设 计参 数存在偏差 。不平衡的机构在运行时必然导致作用力不均 而振动 。对小型设备而言 ，整机整体制造可以大大减小安 装等方面的误差 ，但制造精度难以保证 。 ③水力 ，是影响稳定的最主要因素 ，包括尾水的压力 脉 动 、水轮 机转 轮 的压力 脉动 、尾 涡的 紊流 、蜗 壳鼻 端与 转轮叶片相互作用引起的振动 、流到的非对称性引起的振 动 、轴 流式 机组 的狭 缝射 流 、气蚀 引起 的振动 、运 行 方式 引起 的振动 等 。由于 水力 条件 的复 杂性 ，其 产生 的不 稳定 因素种类也最多，最难以控制 。故水力方面是否稳定是全 部 工作 流程 良好 的关 键 。 在长 期的 实践 过程 中 ，通过 研 究总结 出了保证 水 轮机 稳 定的 几项 要求 ： 压力 ， 尤其是尾 水管的脉动 ， 需要控制在 合理范围 内 ， 必须抑制高负荷压力脉动的产生；（ 印 制涡流 ， 特别是叶片 和水 分离处附近 ；② 叶片进 口边负压面初生 空化线和正压面 初生空化线不能进入水轮机长期连续安全稳定运行范围内。
对水电机组运行稳定性及振动的相关探究
对水电机组运行稳定性及振动的相关探究对水电机组运行稳定性以及振动分析，不仅是每一个水利水电工程相关负责人需要重点关注的问题，同时也是相关技术维护人员需要不断改进和完善的重要工作。
本文主要对我国水电机组运行稳定性以及振动相关内容进行探讨，从而促进我国水利事业不断发展。
标签：水电机组；运行稳定性；振动一般情况下，在我国水电机组运行过程中，电气以及水力和相关机械都会对其产生重要影响作用。
由于各水轮机组相关零部件质量不同，从而导致水轮机的运行稳定性受到严重影响。
除此之外，水电机组运行设备稳定性还与水管涡带具有一定关系。
这些不同因素，都会导致水轮机组在运行过程中出现相关运行故障。
1.对水电机组运行稳定性及振动的相关评判1.1 水电机组的振动与摆度评判通过对我国水力发电机组运行故障诊断标准进行研究发现，《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动》中第五部分相关内容已经详细针对水力发电厂中的水电机组振动与摆度标准进行了判定；与此同时，《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》标准严格对水力发电厂中发电机组的运行定值进行了界定。
若是要按照发电机厂的自身情况来制定符合实际情况的评价标准，则可以依照《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》中的第一部分相关内容进行科学制定，同时应该随时对水轮机系统的运行参数进行实时监测。
1.2 水力发电机组的水压脉动评判关于水电机组的水压脉动，在水电机组转轮运行技术标准中与轮转模型实验相关验收规程中可以对其进行评定。
尤其是在水力机械振动及脉动现场相关测试规程中，可对水电机组的运行参数值以及振动参数值进行预警，同时也进一步拟定了水电机组水轮机水压脉动的具体评判标准。
2.水电机组运行稳定性及振动分析在我国的水电机组中常见的问题之一就是振动问题，这一问题难以避免。
与此同时，水电机组运行过程中其它相关部件会出现振动情况，通常振动的幅度大小没有具体的范围，但是如果振动值超过设备运行的最大要求范围，则会导致整个系统运行产生故障。
水轮发电机组运行稳定性检测与故障探究
115中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.10 （上）水轮发电机组是水电厂重要设备，它的稳定性不仅直接关系到电厂设备的经济性，还会直接影响电网的稳定性和电网效益。
随着水轮发电机组的增多，质量也开始出现问题，因为设计、制造、安装、运行等方面不合格造成设备运行频率不适当，引发水轮发电机组局部出现共振和摆振。
所以研究水轮发电机组稳定性具有重要的实际价值。
笔者总结水轮发电机稳定性存在问题，分析其中原因，针对水轮发电机组运行特点和故障特点针对性提出诊断策略。
1 影响水轮发电机组稳定的基本因素1.1 设计方面一些电厂为了追求过高的能量指标，过度提高水轮机和机组的效率，选择不恰当的设计方案。
一个原因是选择水轮发电机组同步转速时没有进行深入分析，让发电机最高和最低水头比例不恰当，超过正常范围；另一原因是发电机组补气措施过于薄弱，导致水轮发电机组不稳定范围增加，超过正常范围35%以上，部分发电机组甚至超过75%。
导致水轮发电机在运行时会时间处于漩涡运动中，强大压力脉动和空腔脱流容易出现强力振动，情况严重时还会导致水锤脱落。
1.2 电网电源因为水轮发电组长期承担调峰填谷、调频、调相、事故水轮发电机组运行稳定性检测与故障探究李多龙（云南华电金沙江中游水电开发有限公司梨园发电分公司，云南 昆明 650228）摘要：稳定性是评价水轮发电机组运行效果的三大指标之一，也是影响机组运行效果的关键因素。
本文分析了水轮发电机组稳定的基本因素：设计、电源电网、水位和水头，从水力、机械、电磁三个方面提出影响水轮发电机组稳定性的原因，提出较为可行的故障诊断系统。
关键词：水轮发电机组；稳定性；故障中图分类号：TV734.21 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）10（上）-0115-02备用的任务，所以水轮发电机经常会偏离额定范围运行。
在复杂情况下水轮发电机轮转进出口出现异常，高负荷冲击干扰区、低负荷振动区和补气区情况时有发生，导致机组轴系运行状态不佳，轴承系统、支撑结构功能逐渐失效，机组性能不稳定加剧。
混流式水轮机发电机组稳定性关键性因素分析与调整
混流式水轮机发电机组稳定性关键性因素分析与调整摘要：水轮机和发电机的异常振动可能会影响发电机组的正常运行，从而导致零部件损坏或损坏，严重威胁机组安全。
长时间振动也会引起共振现象，导致整个设备出现故障，影响正常运行。
及时找出原因，合理解决很重要，能保证水电站的安全稳定运行。
关键词：混流式水轮机；发电机；稳定性引言随着社会经济的持续发展，人类对能源的需求逐渐增加，清洁能源的开发有丰富能源结构、保障能源安全、降低环境污染等优点而备受关注。
未来几十年，增加清洁能源份额是世界各国电力工业发展的总趋势，尤其是水电、风电等清洁能源将得到大力发展。
由于以风能、太阳能为主的新能源具有随机性大、突变性强等特点，其大规模并网对电网的安全稳定运行带来巨大挑战。
常规混流式水轮机具有出力大、运行范围宽、调节速度快等优点，与风力发电和光伏发电短时的不连续性有较好的互补作用。
然而，在多能互补运行条件下，常规混流式机组的运行范围需要大幅拓宽，机组将长时间运行在部分负荷甚至超低负荷区域，运行工况长期偏离稳定运行区对机组的安全运行产生了威胁，国内许多电站相继出现振动偏大、转轮裂纹频发等问题。
1混流式水轮机发电机组的特点1）由于整个机组的流道（除尾水管外）是竖直布置的，因此电站平面布置所需的空间较卧轴布置的小，而且尾水管的出水口方向可以根据需要任意选定，受电站地理条件的制约较小。
2）机组流道长度较短，因流道引起的水头损失相应的也较小。
3）由于机组的竖直布置，各部件运输所需的空间可以缩小，厂房布置可以更加合理。
4）因机组各部件的吊装和拆卸都是通过厂房上部的行车进行的，安装及大修的工期比卧轴布置能够缩短。
2振动异常故障原因2.1推力轴瓦与水轮机其他部件发生摩擦在水轮机运行过程中，推力轴瓦与水轮机的推力盘等其他部件之间不可避免地会发生摩擦并产生热量与损耗。
水轮机工作状态正常时推力瓦表面通过一层均匀的润滑油膜与推力盘隔离开来，但若出现以下情况时，高速旋转的推力瓦与推力盘之间就有可能发生直接接触并产生摩擦，导致推力瓦与推力盘表磨损并使面温度升高。
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毕业设计（论文）题目水轮机稳定性探讨学生姓名郑航学号2011309543专业发电厂及电力系统班级20113095指导教师陈红梅评阅教师陈红梅完成日期2013年12月25日论文/设计/报告原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外，本论文/设计/报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日论文/设计/报告版权使用授权书本论文/设计/报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论文/设计/报告的规定，同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的复印件和电子版，允许论文/设计/报告被查阅和借阅。
本人授权省级优秀论文/设计/报告评选机构将本论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。
本论文/设计/报告属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日三峡电力职业学院毕业设计（论文）课题任务书毕业设计（论文）开题报告题目水轮机稳定性探讨学生姓名郑航学号2011309543专业发电厂及电力系统班级20113095指导教师陈红梅完成日期2013年12月25日一、课题名称、来源、目的和意义1、论文名称水轮机稳定性探讨2、论文来源三峡电力职业学院3、目的和意义随着发电机组单相容量的提高，机组尺寸的逐步增大，比转速的不断提高，相对刚度的减弱，人们对于大型水轮机的运行稳定性日益重视，同时，随着技术的高速发展，机组运行的自动化程度越来越高，无人值班，少人值守，远程控制的水电厂日益增多，对机组运行稳定性的要求亦日趋严格。
在水轮机稳定性探讨中，我们有成功的经验，也有失败的教训，经验和教训都将丰富系统工程的理论，也给后人提供了一个典型的案例。
在水电站运行过程中，水轮机是其重要的设备之一，如何保证水轮机的稳定是保证水电站正常运行的主要保障，但在实际运行当中，水轮机的稳定性还需要对机组运行的稳定性和叶片的裂纹问题进行研究，以减少水轮机安全运行的隐患。
通过设计，我加深了对《水轮机发电机组》知识理解、巩固和提高学过的理论与专业知识，并予以适当的深化。
二、国内现状目前，国内特大型混流式水轮机发电机组发展迅速。
举世瞩目的三峡水电站单机容量达700MW 的机组现已投产发电，这是我国水电机组发展史上一个新的里程碑。
溪洛渡、向家坝、拉西瓦、小湾、龙滩等一批水电站的700MW级特大型混流式机组也陆续投入使用。
水电作为可再生能源在世界能源中占有越来越重要的位置，虽然近年来我国水电开发进程明显加快，但总体来看，我国水能资源利用率还比较低，开发利用潜力很大，继续加强水电建设、合理利用水能资源是保障我国能源供应的重要措施。
三、研究内容近些年来，由世界一些著名水轮机生产厂家制造的一些国内外大型混流式水轮发电机组，虽然都是采用现代水力仿真手段设计优质的材料和先进的加工工艺制造而成，但大多都出现了不同程度的压力脉动和振动，并在运行初期都出现了转轮裂纹，特别是在高水头区域运行时，机组的振动明显增大。
这些问题的出现，使机组的安全稳定运行受到严重威胁，并给电站带来了明显的效益损失。
水轮机是水力发电厂的心脏，它将谁的能量转化为机械能，其运行稳定性直接关系到整个水电厂的经济型、安全性和可靠性。
在水轮发电机组运行中，影响其稳定性的因素很多，也很复杂，它与一般旋转机械不同，往往是流体、机械、电磁等诸多因素的综合作用。
比如电磁方面的因素，由于发电机电磁设计不良引起的磁力不平衡以及定、转子圆度误差较大，空气间隙不均匀等因素的影响，会造成机组运行不稳定。
再比如机械方面的因素，对于大型水轮发电机组，由于受到运输条件等的限制，水轮机转轮、发电机定子采取分辨运输，现场组焊；发电机转子采取分零部件运输，现场组装。
因此，可能会造成水轮机转轮，发电机转子磁极、及转子支架的重量偏差，引起重量不平衡，当机组旋转运行时，就会产生不平衡力，进而引起重量不平衡，当机组旋转运行时，就会产生不平衡力，进而引起机组振动。
但对于中小型机组，水轮机转轮，发电机定子，转子一般可以再制造厂加工好后整体运输，因而该因素的影响可大大减少。
然而最重要的是水力方面的因素。
包括：尾水管引起的压力脉动，当机组在最优工况运行时，转轮出口水流应是近法向流出，此时，转轮出口水流不发生旋转，当水轮机偏离最优工况运行时，由于转轮出口处的旋转水流以及脱流漩涡和气蚀等的影响，在尾水管内常引起水压的脉动；水轮机转轮的压力脉动，其中包括卡门涡街引起的振动，转轮进口引起的压力脉动等；还有固定导叶尾部的紊流引起的振动，当流水中放置了物体时，只要其水流不是层流，在物体尾部就会产生具有尾涡的紊流；蜗壳鼻端与转轮叶片相互作用引起的振动，对于高水头魂流式水轮机，其蜗壳鼻端需要一定的厚度，起隔流作用，将压力钢管末端的水流和流到蜗壳末端的水流分开，由于高水头水轮机蜗壳内流速较大，水流在我可内的摩擦损失亦较大，致使上述两股不同能量的水流在蜗壳鼻端后面相遇时，引起强烈尾涡；流到的非对称性引起的振动，由于加工手段和精度的问题，造成蜗壳、导叶、转轮叶片的不均匀或不对称，以及转轮偏车产生的密封间隙不均匀等，除了会引起水压的脉动外，还会引起转轮的横向或纵向振动；轴流式机组的狭缝射流，在轴流式水轮机中，由于转轮叶片的工作面和背面存在着压力差，在轮叶外援和转轮室之间的狭窄缝隙中，形成一股射流，其速度很高，压力很低，在转轮旋转过程中，形成对转轮室壁的周期性压力脉动，从而产生振动，导致疲劳破坏；轴流机组的叶片扭矩及变形，当运行工况偏离最优区时，定浆式机组转轮叶片冲角会发生变化，或当转桨式机组协联关系不正确时，转轮叶片不再具有无撞击进口，水流对叶片就会产生冲击；气蚀引起的振动，水轮机长期运行气蚀严重时，转轮叶片冲角变化较大，使叶片产生强烈的脱流漩涡，一方面恶化气蚀现象，另一方面引起转动部分及尾水管的振动；其他原因，如不合理的运行方式，尤其是偏离额定水头较远带负荷运行。
随着机组尺寸和容量的增大、比转速的提高，大型混流式机组水力稳定性问题俞显突出。
针对岩滩、五强溪等机组出现的水力稳定性问题，有关制造厂及研究机构开展了尾水管压力脉动引起的水力稳定性预测研究、混流式水轮机部分负荷下水力稳定性试验研究以及高水头大负荷转轮前中频压力脉动等测试和消除方法研究等等，积极预防或减轻水力振动的发生，提高水轮机的运行稳定性。
针对现阶段对施工期混凝土拱坝坝体变形变化规律的研究，由于施工期混凝土所释放的水化热较多，确定了用坝体浇筑高程表征对坝体变形的影响。
由于1992年巴基斯坦塔贝拉电站440MW机组和2009年俄罗斯萨阳舒申斯客电站640MW机组相继出现了重大事故，三峡机组采用了诸多技术设施，无论是额定水头为80.8m的14台左岸电站水轮机，还是额定水头为85m的12台右岸电站水轮机，迄今运行良好。
但三峡机组在电网实际运行中，由于国家调度体制上的原因，不能充分发挥“最大容量”的设计能力，未能实现“保证安全运行”并“多发电量”的效果。
三峡、大古力、伊泰普等水电站都规定在60%额定出力以上的区域运行，实际上伊泰普水电站几乎是在80%额定出力以上的区域运行，机组运行负荷没有大起大落的变化。
由于模型试验时的压力脉动与原型机运行时并无确定的相似关系，所以在试运行中考察真机的稳定运行性能，并在长期运行中坚持按分区运行的要求进行调度是十分必要的。
影响水轮机运行稳定性的因素很多，它包括电磁、机械、水力等诸多因素，其中水力稳定性是关键因素，如叶道涡、卡门涡、尾水管涡带、空化等。
对水轮机稳定性具体要求：不产生高部分负荷压力脉动；尾水管压力脉动满足要求；导叶后、转轮前区域（无叶区）压力脉动满足要求；在水轮机长期连续安全稳定运行范围内，不允许存在初生叶道涡流和叶片出水边可见门涡；叶片进口边负压面初生空化线和正压面初生空化线不能进入水轮机长期连续安全稳定运行范围内。
四、课题研究计划五、参考文献[1]《关于水轮机稳定性问题探讨》张锴[2《水轮机稳定运行的分析研究》岳高峰水利部产品质量标准研究所[3]《水轮发电机组的安装与检修》盛国林目录摘要 (1)前言 (2)1水轮发电机组综述 (3)1.1水轮机概述 (3)1.2反击式水轮机 (3)1.3 冲击式水轮机 (4)2 水轮机运行稳定性综述 (4)2.1 水轮机运行稳定性现状 (5)2.2 水轮机运行稳定性研究方法 (6)3 水轮机稳定性评估 (7)3.1 水轮机尾水管水压脉动机理 (7)3.2 水轮机水轮机振动分析 (9)4 水轮机运行的稳定性 (10)3.1 电气方面 (11)3.2 机械方面 (12)3.3 水力方面 (12)5 提高水轮机稳定性 (13)5.1 水轮机Hmax/Hmin的变化范围 (13)5.2 水力设计的科学性和合理性 (13)5.3 水轮机转轮的结构设计 (14)5.4 水轮机制造质量 (14)5.5 制造工艺和检修质量 (14)5.6 尾水管涡带引起的振动 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)水轮机稳定性探讨学生：郑航指导教师：陈红梅教学单位：三峡电力职业学院摘要：全世界能源陷入了紧张的危机，我国也不例外，能源的紧缺导致了煤荒、电荒的发生。
目前我国电能来源以水电站占据大部分，在水电站运行过程中，水轮机是其重要的设备之一，如何保证水轮机的稳定是保证水电站正常运行的主要保障，但在实际运行当中，水轮机的稳定性还需要对机组运行的稳定性和导叶的裂纹问题进行研究，以减少水轮机安全运行的隐患。
为此，就水电站机组运行稳定性的问题进行了研究，提出了优设计、加强制造和检修质量的控制、消除尾水管涡带引起的振动等行之有效的措施。
本文重点分析了水轮机能量、空化和稳定性，并把水力稳定放在首位，同时展望我国水轮的发展方向。
水轮机的水力不稳定问题具有一定的普遍性。
原因是多方面的．表现形式也多种多样。
因为它直接关系到机组运行的可靠性、电厂的企业效益、电网的安全和整体效益以及社会效益等多方面因素，所以不容忽视。
从目前国内外存在的问题分析其原因。
电站建设条件苛刻客观存在，如运行水头变幅太大、运行工况不佳等，但与水轮机的设计、制造技术也密不可分。
近些年来．由世界一些著名水轮机生产厂家制造的一些国内外大型混流式水轮发电机组。
虽然都是采用现代水力仿真手段设计、优质的材料和先进的加工工艺制造而成，但大多都出现了不同程度的压力脉动和振动。
并在运行初期都出现了转轮裂纹。
如国外的大古力III、古里II等，尤其是塔贝拉电站14台机组均出现了不同程度的振动和裂纹。