基于安徽金寨縣某水電站的水輪機優(yōu)化措施探究

鮑猛

摘 要：水電站電能生產(chǎn)的可靠性和安全性能否得到保障，取決于水輪機綜合性能質(zhì)量的好壞，因此對水輪機存在的故障進行分析，采取相應(yīng)措施加以處理顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：水電站;水輪機組;穩(wěn)定性優(yōu)化;設(shè)備調(diào)整;模擬平臺

安徽金寨縣某水電站是安徽省金寨縣九十年代初期的水利工程項目，迄今為止已經(jīng)運行了二十多年，支撐當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的同時也為當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活提供了穩(wěn)定的電力供應(yīng)。作為金寨水電站的核心設(shè)備，金寨水電站水輪機的運行問題一直備受人們的關(guān)注。本文基于金寨水電站水輪機存在的問題，利用先進的信息技術(shù)對金寨水電站的水輪機組運行進行優(yōu)化。

一、水輪機運行問題分析

歷年來，金寨水電站水輪機組在運行時遇到過不少問題，其問題按照產(chǎn)生的原因大致可以分為三類。

（一）設(shè)計安裝問題

（1）軸線不正?，F(xiàn)。三號水輪機組在安裝之初，由于安裝人員的失誤使軸承中心線出現(xiàn)了偏移，進而使得之后水電機組運行時弓狀回旋半徑隨之增加，同時軸線不正還會引發(fā)相應(yīng)的壓力脈動，一旦壓力脈動超過允許值就會引發(fā)自激振動，使得三號順輪機組在運行時出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。

（2）轉(zhuǎn)子問題。三號機組在安裝時因為轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了相應(yīng)的偏差，轉(zhuǎn)子在支撐水輪機軸承方面的效果不明顯，因此在運行過程中不可避免的出現(xiàn)不平衡的問題，這種現(xiàn)象對三號水輪機組的破壞的較為明顯，在安裝之后的幾年時間里，三號水輪機組出現(xiàn)了主軸彎曲形變的現(xiàn)象。

（3）其他因素。這些因素在一二三號機組中均有出現(xiàn)。比如在安裝設(shè)計時出現(xiàn)的軸瓦間隙過大、軸承缺陷、推頭力松動等情況。

（二）水流壓力問題

水流壓力問題同樣集中在三號機組上，三號機組所在的流域因為沒有進行嚴格的調(diào)查，運行過程中出現(xiàn)了很多隨機因素，主要分為兩種。

（1）轉(zhuǎn)輪出口處出現(xiàn)水流旋渦現(xiàn)象。三號機組在運行過程中，水電站的工作人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪出口附近出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)水流，這些水流導致尾水管的內(nèi)部出現(xiàn)水壓脈動。水壓脈動是水輪機在運行過程中，尾水管壁、導水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、蝸殼和壓力管道等呈現(xiàn)出的不平衡問題，這種不平衡會讓尾水管出現(xiàn)振動進造成破壞。

（2）水輪機出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。在水輪機出現(xiàn)問題之后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過三號機組的水流在流經(jīng)水輪機時會因為各種原因在水流中產(chǎn)生氣泡，因水擊壓力造成氣泡潰滅，氣泡在潰滅的瞬間會釋放一定的熱量導致水輪機構(gòu)件的金屬出現(xiàn)化學反應(yīng)，進而對水輪機內(nèi)部的葉片、內(nèi)壁等部位出現(xiàn)化學侵蝕，影響水輪機的運作。

（三）運行問題

運行過程的問題主要集中在一號和二號機組上，這類問題的原因主要是水輪機組的設(shè)計經(jīng)驗不足所導致。

（1）電磁因素的影響。水輪機在運行過程中不可避免的會受到電機的電磁力影響，產(chǎn)生不平衡磁拉力，一方面，轉(zhuǎn)子在運行過程中會出現(xiàn)繞組短路現(xiàn)象;另一方面，水輪機內(nèi)部出現(xiàn)空氣間隙不均勻的時候也會產(chǎn)生不平衡的磁拉力，隨著空氣間隙的周期性變化，不平衡的磁拉力也會作周期性的運動。

（2）水輪機的運行。水輪機在運行過程中出現(xiàn)大軸原始擺度過大、機組中心因為各種原因出現(xiàn)振動、外力作用下的軸承機座變形和機架移動、零件松動位移等情況都易造成水輪機運行的動力不平衡。應(yīng)該重點見轉(zhuǎn)動部位的螺絲、焊縫等位置，及時做出處理，保證水輪機的安全運行。

二、水輪機動力優(yōu)化措施

針對一二三號機組所出現(xiàn)的問題，對水電機組進行較大規(guī)模的改裝和優(yōu)化，主要針對上述提出的三種問題進行詳細的解決。

首先是設(shè)計安裝調(diào)整方面，工作人員對原有的機組進行調(diào)整和除險，從設(shè)計層面對機組重新規(guī)劃，同時監(jiān)督評審機構(gòu)對圖紙進行多重審查，在確定施工后對施工團隊進行嚴格的監(jiān)督和規(guī)劃，施工完成后對一二三號機組的運行進行定期記錄和維護保養(yǎng)。

其次是解決水流壓力方面，工作人員一方面對所在流域近幾十年的變化情況進行嚴謹周密的調(diào)查，同時結(jié)合當?shù)氐臍夂蛟O(shè)計出一套解決措施。對于氣蝕問題，決定在三號機組的尾水管入口處加設(shè)共泄水錐和導流翼板，對一二號機組采用補氣的方法來解決氣蝕問題。對于水流旋渦問題，在重新進行水輪機組的安裝施工后改變?nèi)~片出水邊的形狀，來控制旋渦的形成。

最后是其他因素，工作人員將誒和國內(nèi)外先進管理經(jīng)驗，設(shè)計一整套嚴格的定期檢修和維護方案，并且結(jié)合計算機檢測技術(shù)對水輪機組的運行情況實施實時監(jiān)測。

三、總結(jié)

水輪機組優(yōu)化工作是一個動態(tài)的過程，不能單純的依靠分析數(shù)據(jù)得出評估結(jié)果。針對金寨水電站水輪機組的隱患和問題進行分析，需考慮水輪機的實際流態(tài)、壓力脈動、和動態(tài)特性。今后還需依據(jù)技術(shù)的發(fā)展和政策的變化作出修改，增強相關(guān)水電站的適應(yīng)能力，為百姓的安居樂業(yè)提供保障。研究結(jié)果可為水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的混沌控制研究及保障水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供理論指導。

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