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

谢晓华

摘 要：水轮发电机组直接决定了水能动力发电的可靠性和稳定性，体现了水能动力发电的生产能力。但是由于水能动力发电建设的复杂性，在运行中经常会出现一些故障，影响了水輪发电机组安全稳定运行。为保证机组运行的稳定性，需要分析影响发电机组运行稳定性的因素，积极采用先进的监测等技术措施，以降低机组运行中故障发生率，为水电厂带来更好的经济效益，希望为水轮发电机组的稳定提供一定的借鉴。

关键词：水能动力发电;影响水轮发电机组;稳定性;因素;措施

中图分类号：TV547.3文献标识码：A

引言

水轮发电机组的稳定运行对于水能动力发电起着重要的作用，如果机组运行不稳定会影响发电项目的经济效益，严重时还会出现安全事故。但是发电机组结构比较复杂，零部件数量和种类较多，所以影响机动稳定运行的因素也有很多，对水能动力发电产生了很大影响。因此，为消除运行不稳定问题，必须加强技术的运用，深入分析影响因素，进而制定有效的措施方案。

1振动影响及解决措施

振动是发电机组运行中的事件之一，振动故障不仅会对机组的正常运行产生影响，而且还会损害运行安全性。造成机组各部分连接件出现问题，导致紧固件断裂，增加内部连接部分的振动故障，甚至还会造成损坏，加速了发电机组的磨损。因此，对水轮发电机异常振动原因进行分析，以此来找到针对性的优化方案。对于机组振动异常的机械原因多为质量问题，也可能是轴承距离过大、主轴细、刚度低和部件薄弱造成的。电磁原因主要是由机电部分的电磁力决定，发电机组的振动会随着电磁力而增加，影响电磁力的因素是转子。正常情况下，随着电磁力的增加，发生器振动也会增加，明显的振动是在顶部。如果转子绕组不稳定，就会出现异常振动现象，还有可能在电气和负载的共同作用下发生。当水轮发电机组进水通道不畅时，到水轮机组会有涡流，引起机组振动，振动会随着机组的运动而变化。导叶不规则引起的机组振动发生在低速机组，主要是机组与导叶位置相近，导叶不规则也影响机组的正常运行。

2机组过载影响及解决措施

水轮发电机组定子工作电流超过额定值时，将会处于过载状态，在机组运行中会破坏过载保护，影响了机组的正常使用。在装置正常运行时，在没有故障的情况下，也可以减少无用功率，降低励磁电流。机组在运行时，由于其适用电流较低，需要控制好机组的功率因数，确保在正常阈值，降低发电机组的功率。随着机组的运行，如果定子电流不能降到额定电流，也可以进行调节。如果发动机过载是由于机组运行中系统故障引起的，则必须根据设备制造商的标准规定调整。

3机组取水异常影响

对于水轮发电机组，在机组进水口常有异物进入，造成机组振动加剧，严重的情况下会引起剪断销剪断。温度监测系统的水电导率出现异常，导水振荡和通过大量从进水口进入，然后通过转轮旋转与空气外壳的摩擦，由于液压不平衡导致流量发生了突然变化，造成滑块转动不均匀，导致设备运行的振动增加。通过对机组监测的振动进行定量分析，机组部分振动波动较大，具有明显的频谱特征，存在质量偏心、轴位移。对于长立式水轮发电机，轴在运行中经常会发生位移，设备在运行中会出现振动和振荡，尤其在怠速时。在负载条件下也会出现不平衡的电磁力。因此，需要通过对振动系统的在线监测，分析发电机偏心轴状态。经过动平衡配重，振动幅度得到了提高机组在怠速空载下重新试验，各振动值得到了下降，对于机组在负载下的振动有所改善。因此加强对水轮发电机组运行数据的监测和分析，消除过大的振荡，有利于水轮发电机组的稳定运行。

4叶片不稳定，过流变化影响

由于水轮发电机组叶片在实际运行中不能正常回位，导致活塞杆的卡扣、工作架的卡箍脱落，导致有功功率的发生。电机组调整运行不协调，导致机架发生异常振动，危及机组的安全运行。基于转轮叶片不平衡的分析和排除，需要检查耦合运行情况，当叶片开度未知时，选择启动工作，与上次加载相比，分析机组没有在配合状态下工作。使用监控系统对升降螺旋桨叶片、有功功率、振动振动进行分析和验证。在增加负载的过程中，叶片跟随导向反馈是正常的，需要将负载进行减载操作。检查刀片导向对机组有功功率和振动的影响，在检查螺栓连接时，可能会出现轴断裂、挡圈断裂等损坏。对于不良的液压工况导致振动增大和有功功率现象。在处理过程中，需要综合考虑机组故障特点，确定机组的修正优先级，确保调整叶片后机组的正常运行[1]。

5提升水轮发电机组稳定性运行的措施

5.1监测技术的应用

机械振动是导致电机组运行不稳定的因素之一，造成导致振动因素表现在轴的位移、水压的振动和部件的质量不均等。一般来说应采用监测跟踪技术，使用低振动或高振动传感器监测。根据装置情况进行监测，降低了运行成本，为提高水轮发电机组运行经济效益提供了依据[2]。

5.2加强水轮发电机组的维护管理

为了提高水轮发电机组运行的可靠性和稳定性，需要加强机组设备的维护和管理。根据实际情况分析运行环境和运行参数，定期对水轮发电机组进行清洁，使其处于良好的工作环境中。对于水轮发电机组易磨损的零件应及时检测，确保零件磨损影响问题得到及时的处理。对水轮发电机组油压装置进行必要的清理，进一步降低机组的湿度。针对轴承损坏问题，应由相应的专业技术人员及时分析根本原因，并及时的采取措施，确保水轮发电机组短期内排除运行故障，以此来提高水能发电的经济效益及设备运行的稳定性。为了提高水轮发电机组的运行稳定性和可靠性，在机组年检预试工作中，可以拆除发电机与其他设备的连接，断开接线盒内定子绕组的连接件。基于智能遥测可以捕捉物体、设备的绝缘电阻，使设备的运行控制在一定的范围内。由于水轮发电机组长期处在水环境中，水轮发电机组在运行中容易发生潮湿，对于相关的部件及结构容易存在腐蚀和磨损的问题，直接影响了水轮发电机组及相关部件的绝缘程度。为了避免这个问题，需要将里面的零件烘干。常用的方法主要有回路干燥法和短路法，轮廓干燥法应用较多。在干燥过程中，需要将电炉连接到水轮发电机组的通风口，将水轮机的叶片调整到打开位置，以保持水轮发电机组可以以适当的速度进行运行。在这个过程中，严格控制电炉的运行功率。如果功率太低，则无法保证水轮发电机组相关部件的干燥效率。如果功率太高，水轮发电机组一些敏感性的部件就会烧坏。因此，在正常情况下，电机运行温度可以保持在摄氏80度，以此来达到对水轮发电机组进行良好的干燥除湿效果[3]。

结束语

综上所述，水轮发电机组稳定运行对于水能动力发电具有重要的作用。通过发电机组的稳定安全运行，保证发电系统的稳定性。但由于多方面的因素影响，造成水轮发电机组运行存在一些问题。因此，在机组运行管理中，需要分析运行影响因素，加强对水轮发电机组运行管理，提高对机组的维护质量，确保水轮发电机组运行的稳定可靠。

参考文献：

[1]许贝贝.水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究[D].西北农林科技大学，2020.DOI：10.27409/d.cnki.gxbnu.2020.000020.

[2]王振羽，王永潭，王树新，孟繁欣，韩四保，王润鹏.水电站水轮发电机组的常见故障与维护[J].科学技术创新，2019（34）：176-177.

[3]王利杰，孙波.水轮发电机组稳定性试验分析与运行区域划分[J].水电与新能源，2019，33（10）：52-53+78.DOI：10.13622/j.cnki.cn42-1800/tv.1671-3354.2019.10.014.