水輪機調(diào)速器特性研究綜述

【摘要】電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，根據(jù)系統(tǒng)要求和水輪發(fā)電機組出力變化靈活的特點，水輪發(fā)電機組的出力需進行調(diào)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)負荷的變化迅速調(diào)節(jié)機組出力，滿足系統(tǒng)的要求；擔負系統(tǒng)短周期的負荷波動，調(diào)整系統(tǒng)頻率，使供電頻率保持不變。調(diào)速器要達到這種調(diào)節(jié)目的就必須有一定的結(jié)構(gòu)來完成調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】水輪機調(diào)速器；分類；特性；調(diào)試與維護

水輪機調(diào)速器作為水電站的基礎(chǔ)設(shè)備，它的作用尤為突出，能夠合理的選擇適合的水輪機調(diào)速器很重要。在整個水輪機的系統(tǒng)中，調(diào)速器是維持發(fā)電機組頻率穩(wěn)定以及負載的重要環(huán)節(jié)，并且受自動化系統(tǒng)的控制，保證起作用的正常發(fā)揮，配合水電站完成發(fā)電工作。

一、水輪機組的分類

水利發(fā)電機組系統(tǒng)由水輪機組和發(fā)電機組構(gòu)成，是利用水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的主要設(shè)備。目前，絕大多數(shù)水輪機組都是用來帶動交流發(fā)電機組。水輪機組根據(jù)工作原理分為反擊式和沖擊式兩大類。目前，世界上單機容量最大的沖擊式機組為挪威的悉·西馬電站，其單機容量為315mW，水頭885m，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min。反擊式機組則由水流沖擊的反作用力使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)而工作的，目前世界上單機容量最大的反擊式機組為中國的向家壩電站，其單機容量為800mW。沖擊式機組一般水壓保持恒定，主要是動能的轉(zhuǎn)換。反擊式機組水壓和動能均能變化，主要是壓力能的轉(zhuǎn)化。沖擊式機組根據(jù)水流方向又分為，切擊式和斜擊式兩大類，兩者射流的傾角不同。反擊式機組可分為混流式、軸流式和貫流式。斜擊式、軸流式和貫流式根據(jù)結(jié)構(gòu)有定槳和轉(zhuǎn)槳式（由奧地利工程師卡普蘭在1920年發(fā)明的，故又稱卡普蘭水輪機）。

常用水輪機組特點歸結(jié)如下：

水斗式：適用于高山丘陵水量不大的高水頭地區(qū)，水頭一般在200m以上；

斜擊式：高水頭小流量中小型機組，水頭一般在40m～120m之間；

混流式：最常見機組，在水頭和負荷大時比軸流轉(zhuǎn)槳效率低；

軸流式：適用于平原河道上，水頭低于40m，定槳式槳葉固定在轉(zhuǎn)輪體上，適用于水頭變化不大的水電站，轉(zhuǎn)槳式水輪機的槳葉在輪體上可以調(diào)節(jié)，適用于水頭及負荷變化較大的水電站；

燈泡貫流式：適用于3m～20m低水頭大流量地區(qū)，發(fā)電機裝在水密的燈泡體內(nèi)，故稱燈泡貫流式，轉(zhuǎn)輪既可以設(shè)計成定槳式，也可以設(shè)計成轉(zhuǎn)槳式。

二、水電站水輪機調(diào)速器的特點

1、操作性高

就我國目前水電站的情況來看，各個水電站的水輪機規(guī)模都比較大，在水電站發(fā)電過程中會有大量水經(jīng)過水輪機，水輪機是靠水輪機調(diào)速器來有效控制水流的速度。

2、運行復(fù)雜，涉及面廣

水輪機調(diào)速器是一個復(fù)雜的部件，其內(nèi)部機構(gòu)復(fù)雜而繁瑣，其在運行的過程中需要經(jīng)過多個步驟才能實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，雖然在運行的過程中機械的運行速度很快，但是其運行的過程仍相對復(fù)雜，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將影響水輪機調(diào)速器的工作。水輪機調(diào)速器在工作的過程中經(jīng)常會受到周邊各種因素的影響，這主要是因為其在運行的過程中涉及面較廣，其不僅要控制水流還要掌握發(fā)電機運行，維持機械正常運轉(zhuǎn)等。

3、功能多樣

水輪機調(diào)速器功能較多，擔負任務(wù)種類繁多，水輪機調(diào)速器功能的充分發(fā)揮是水輪機正常工作、水電站正常穩(wěn)定發(fā)電的重要保證。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，水輪機的功能也日趨完善，現(xiàn)在的水輪機已經(jīng)能夠并網(wǎng)和自動調(diào)劑。

三、水電站水輪機調(diào)速器的調(diào)試與維護

1、水電站水輪機調(diào)速器的調(diào)試

水輪機調(diào)速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在運行的過程中與水輪機的諸多方面都有著緊密的聯(lián)系。因此在對水輪機調(diào)速器進行檢修與維護工作后，有關(guān)工作人員一定要嚴格的做好水輪機調(diào)速器的調(diào)試工作，為水輪機調(diào)速器的正常運轉(zhuǎn)打好基礎(chǔ)。具體的來說水輪機調(diào)試工作主要包括兩方面，一方面是進行簡單的實驗。另一方面則是進行細致的檢查及調(diào)整。在對水電站水輪機調(diào)速器進行調(diào)試的過程中經(jīng)常會遇見一些特殊的狀況，因此不同的調(diào)速器在調(diào)試的方法與步驟也不盡相同，下面筆者主要介紹一些水輪機調(diào)速器調(diào)試的一些基本步驟與方法：（1）實驗。實驗是對水輪機調(diào)速器進行調(diào)試的首要步驟，一般而言實驗分為靜態(tài)實驗與動態(tài)實驗，兩種實驗針對不同的問題進行檢測與分析。靜態(tài)實驗一般都在機器尚未充水前進行，主要是對調(diào)速器的轉(zhuǎn)速進行監(jiān)測，確保調(diào)速器的運轉(zhuǎn)無誤。動態(tài)實驗要在機械充水后進行，這樣做的目的注意是為了測試調(diào)速器的質(zhì)量，確保調(diào)速器的各項性能均符合水輪機的工作要求。（2）檢測。檢測是調(diào)試工作的又一項任務(wù)，其主要針對調(diào)速器的各項功能以及各配件的性能進行檢查。這種檢查一般有兩種形式，一是手動檢查。一是自動檢查。

2、水輪機調(diào)速器的維護

2.1 對油壓裝置進行監(jiān)測

油壓裝置是水輪機調(diào)速器重要組成部件，在進行調(diào)速器維護工作的時候，主要應(yīng)該對水輪機調(diào)速器的裝置進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，時刻對裝置內(nèi)的油量油壓油溫等數(shù)據(jù)進行檢測。

2.2 對調(diào)速器濾油嘴進行清洗

在水輪機的使用過程中需要不斷與石油燃料等進行接觸，所以調(diào)試器經(jīng)常會出現(xiàn)一些油污，這樣不僅會影響調(diào)試器的工作，還會使水輪機運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生能源浪費，一定要及時對水輪機運行中產(chǎn)生的油污進行清理，藉此才能夠保障水輪機的安全快速運轉(zhuǎn)。

2.3 對調(diào)速器的零件進行潤滑

在水輪機運轉(zhuǎn)過程中，一定會在零件與零件之間產(chǎn)生或大或小的摩擦，工作人員應(yīng)該注意各個零件的潤滑工作，確保各個零件之間的摩擦減到最少，這樣做既可以保證減緩設(shè)備損耗的速度，同時也可以保證調(diào)試器運轉(zhuǎn)的速度，從而合理地減少設(shè)備的開支和增加調(diào)試器工作的俠侶的效益。

2.4 定期對固件和電氣插件進行檢查

在進行水輪機調(diào)試的時候，固件和電氣插件的緊固程度有位關(guān)鍵，如果出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，則一定會影響水輪機調(diào)速器的使用，容易使調(diào)速器出現(xiàn)故障，所以一定定期對固件和電氣插件進行檢查，避免松脫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

結(jié)語

我們應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上認真總結(jié)提高，自立更生地開發(fā)、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水輪機調(diào)速器。另外，我們還需吸收國外先進經(jīng)驗，特別在加工質(zhì)量和工藝水平上要急起直追，以使我國水輪機調(diào)速器產(chǎn)品質(zhì)量全面達到國際先進水平，更好地滿足我國水電事業(yè)發(fā)展的需要，并逐步走向國際市場。

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