水能動(dòng)力發(fā)電中影響水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性的因素及其措施

謝曉華

摘 要：水輪發(fā)電機(jī)組直接決定了水能動(dòng)力發(fā)電的可靠性和穩(wěn)定性，體現(xiàn)了水能動(dòng)力發(fā)電的生產(chǎn)能力。但是由于水能動(dòng)力發(fā)電建設(shè)的復(fù)雜性，在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，影響了水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要分析影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的因素，積極采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)等技術(shù)措施，以降低機(jī)組運(yùn)行中故障發(fā)生率，為水電廠帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，希望為水輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：水能動(dòng)力發(fā)電;影響水輪發(fā)電機(jī)組;穩(wěn)定性;因素;措施

中圖分類號(hào)：TV547.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

水輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于水能動(dòng)力發(fā)電起著重要的作用，如果機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定會(huì)影響發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)安全事故。但是發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零部件數(shù)量和種類較多，所以影響機(jī)動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素也有很多，對(duì)水能動(dòng)力發(fā)電產(chǎn)生了很大影響。因此，為消除運(yùn)行不穩(wěn)定問題，必須加強(qiáng)技術(shù)的運(yùn)用，深入分析影響因素，進(jìn)而制定有效的措施方案。

1振動(dòng)影響及解決措施

振動(dòng)是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的事件之一，振動(dòng)故障不僅會(huì)對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，而且還會(huì)損害運(yùn)行安全性。造成機(jī)組各部分連接件出現(xiàn)問題，導(dǎo)致緊固件斷裂，增加內(nèi)部連接部分的振動(dòng)故障，甚至還會(huì)造成損壞，加速了發(fā)電機(jī)組的磨損。因此，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)異常振動(dòng)原因進(jìn)行分析，以此來找到針對(duì)性的優(yōu)化方案。對(duì)于機(jī)組振動(dòng)異常的機(jī)械原因多為質(zhì)量問題，也可能是軸承距離過大、主軸細(xì)、剛度低和部件薄弱造成的。電磁原因主要是由機(jī)電部分的電磁力決定，發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)會(huì)隨著電磁力而增加，影響電磁力的因素是轉(zhuǎn)子。正常情況下，隨著電磁力的增加，發(fā)生器振動(dòng)也會(huì)增加，明顯的振動(dòng)是在頂部。如果轉(zhuǎn)子繞組不穩(wěn)定，就會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象，還有可能在電氣和負(fù)載的共同作用下發(fā)生。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水通道不暢時(shí)，到水輪機(jī)組會(huì)有渦流，引起機(jī)組振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)隨著機(jī)組的運(yùn)動(dòng)而變化。導(dǎo)葉不規(guī)則引起的機(jī)組振動(dòng)發(fā)生在低速機(jī)組，主要是機(jī)組與導(dǎo)葉位置相近，導(dǎo)葉不規(guī)則也影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2機(jī)組過載影響及解決措施

水輪發(fā)電機(jī)組定子工作電流超過額定值時(shí)，將會(huì)處于過載狀態(tài)，在機(jī)組運(yùn)行中會(huì)破壞過載保護(hù)，影響了機(jī)組的正常使用。在裝置正常運(yùn)行時(shí)，在沒有故障的情況下，也可以減少無用功率，降低勵(lì)磁電流。機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，由于其適用電流較低，需要控制好機(jī)組的功率因數(shù)，確保在正常閾值，降低發(fā)電機(jī)組的功率。隨著機(jī)組的運(yùn)行，如果定子電流不能降到額定電流，也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)過載是由于機(jī)組運(yùn)行中系統(tǒng)故障引起的，則必須根據(jù)設(shè)備制造商的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)整。

3機(jī)組取水異常影響

對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組進(jìn)水口常有異物進(jìn)入，造成機(jī)組振動(dòng)加劇，嚴(yán)重的情況下會(huì)引起剪斷銷剪斷。溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水電導(dǎo)率出現(xiàn)異常，導(dǎo)水振蕩和通過大量從進(jìn)水口進(jìn)入，然后通過轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)與空氣外殼的摩擦，由于液壓不平衡導(dǎo)致流量發(fā)生了突然變化，造成滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的振動(dòng)增加。通過對(duì)機(jī)組監(jiān)測(cè)的振動(dòng)進(jìn)行定量分析，機(jī)組部分振動(dòng)波動(dòng)較大，具有明顯的頻譜特征，存在質(zhì)量偏心、軸位移。對(duì)于長(zhǎng)立式水輪發(fā)電機(jī)，軸在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)發(fā)生位移，設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和振蕩，尤其在怠速時(shí)。在負(fù)載條件下也會(huì)出現(xiàn)不平衡的電磁力。因此，需要通過對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)，分析發(fā)電機(jī)偏心軸狀態(tài)。經(jīng)過動(dòng)平衡配重，振動(dòng)幅度得到了提高機(jī)組在怠速空載下重新試驗(yàn)，各振動(dòng)值得到了下降，對(duì)于機(jī)組在負(fù)載下的振動(dòng)有所改善。因此加強(qiáng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析，消除過大的振蕩，有利于水輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

4葉片不穩(wěn)定，過流變化影響

由于水輪發(fā)電機(jī)組葉片在實(shí)際運(yùn)行中不能正?；匚?，導(dǎo)致活塞桿的卡扣、工作架的卡箍脫落，導(dǎo)致有功功率的發(fā)生。電機(jī)組調(diào)整運(yùn)行不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致機(jī)架發(fā)生異常振動(dòng)，危及機(jī)組的安全運(yùn)行。基于轉(zhuǎn)輪葉片不平衡的分析和排除，需要檢查耦合運(yùn)行情況，當(dāng)葉片開度未知時(shí)，選擇啟動(dòng)工作，與上次加載相比，分析機(jī)組沒有在配合狀態(tài)下工作。使用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)升降螺旋槳葉片、有功功率、振動(dòng)振動(dòng)進(jìn)行分析和驗(yàn)證。在增加負(fù)載的過程中，葉片跟隨導(dǎo)向反饋是正常的，需要將負(fù)載進(jìn)行減載操作。檢查刀片導(dǎo)向?qū)C(jī)組有功功率和振動(dòng)的影響，在檢查螺栓連接時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)軸斷裂、擋圈斷裂等損壞。對(duì)于不良的液壓工況導(dǎo)致振動(dòng)增大和有功功率現(xiàn)象。在處理過程中，需要綜合考慮機(jī)組故障特點(diǎn)，確定機(jī)組的修正優(yōu)先級(jí)，確保調(diào)整葉片后機(jī)組的正常運(yùn)行[1]。

5提升水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性運(yùn)行的措施

5.1監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械振動(dòng)是導(dǎo)致電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的因素之一，造成導(dǎo)致振動(dòng)因素表現(xiàn)在軸的位移、水壓的振動(dòng)和部件的質(zhì)量不均等。一般來說應(yīng)采用監(jiān)測(cè)跟蹤技術(shù)，使用低振動(dòng)或高振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)。根據(jù)裝置情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降低了運(yùn)行成本，為提高水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益提供了依據(jù)[2]。

5.2加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)管理

為了提高水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)機(jī)組設(shè)備的維護(hù)和管理。根據(jù)實(shí)際情況分析運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行參數(shù)，定期對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行清潔，使其處于良好的工作環(huán)境中。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組易磨損的零件應(yīng)及時(shí)檢測(cè)，確保零件磨損影響問題得到及時(shí)的處理。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組油壓裝置進(jìn)行必要的清理，進(jìn)一步降低機(jī)組的濕度。針對(duì)軸承損壞問題，應(yīng)由相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人員及時(shí)分析根本原因，并及時(shí)的采取措施，確保水輪發(fā)電機(jī)組短期內(nèi)排除運(yùn)行故障，以此來提高水能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了提高水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，在機(jī)組年檢預(yù)試工作中，可以拆除發(fā)電機(jī)與其他設(shè)備的連接，斷開接線盒內(nèi)定子繞組的連接件?；谥悄苓b測(cè)可以捕捉物體、設(shè)備的絕緣電阻，使設(shè)備的運(yùn)行控制在一定的范圍內(nèi)。由于水輪發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期處在水環(huán)境中，水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中容易發(fā)生潮濕，對(duì)于相關(guān)的部件及結(jié)構(gòu)容易存在腐蝕和磨損的問題，直接影響了水輪發(fā)電機(jī)組及相關(guān)部件的絕緣程度。為了避免這個(gè)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(yīng)用較多。在干燥過程中，需要將電爐連接到水輪發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)口，將水輪機(jī)的葉片調(diào)整到打開位置，以保持水輪發(fā)電機(jī)組可以以適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)行運(yùn)行。在這個(gè)過程中，嚴(yán)格控制電爐的運(yùn)行功率。如果功率太低，則無法保證水輪發(fā)電機(jī)組相關(guān)部件的干燥效率。如果功率太高，水輪發(fā)電機(jī)組一些敏感性的部件就會(huì)燒壞。因此，在正常情況下，電機(jī)運(yùn)行溫度可以保持在攝氏80度，以此來達(dá)到對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行良好的干燥除濕效果[3]。

結(jié)束語

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于水能動(dòng)力發(fā)電具有重要的作用。通過發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行，保證發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但由于多方面的因素影響，造成水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行存在一些問題。因此，在機(jī)組運(yùn)行管理中，需要分析運(yùn)行影響因素，加強(qiáng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行管理，提高對(duì)機(jī)組的維護(hù)質(zhì)量，確保水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)：

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