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【摘 要】本文是笔者根据多年工作经验,并结合相关文献资料,对混流式水轮机的水力不稳定性原因进行了分析,并提出了几点保障水力稳定性对策.

【关 键 词】混流式水轮机；水力稳定性分析；水力共振

前言

我国是电力生产的大国,不仅有数量庞大的火电厂,还有核电站、太阳能发电站、风力发电站等.我国河流众多,水力资源比较丰富,因此水力发电成为我国电力生产的一个重要方式.我国已经修建了许多水库,其中三峡水电站就是最重要代表.水力发电离不开水轮机,水轮机的运行状况直接关系到电能生产的效率和安全.一般来说,主要用三个指标来衡量现代水轮机的质量,即效率、空化和稳定性.效率值得是水轮机对水能的利用程度,空化主要用来衡量水轮机的寿命,稳定性是用来衡量机器运行的稳定情况.目前,人们对于水轮机的效率和空化方面的研究已经比较多了,认识相对来说也比较深入,而对于稳定性的研究却相对比较薄弱,随着机组体积的增大和容量的提高,稳定性的问题变得日益突出,需要我们加大研究力度,认真分析影响机组稳定性的原因,从而保证我国水力发电的顺利进行.

1混流式水轮机水力不稳定性原因分析

1.1卡门涡以及脱流对水轮机稳定性的影响、

卡门涡是一种水流不稳定现象,主要出现于水轮叶片的出水部门,这种现象在最优工况下也会产生,而且只能在产生共振的情况下才会被发现.卡门涡产生时往往会有较大的噪音.人们对卡门涡的认识比较早,经过多年研究,基本上已经掌握了卡门涡产生的规律,有效解决措施主要是修改出水边的形状,因此卡门涡已经较少出现.另外一个因素是脱流,这种现象主要存在于转轮叶片进出口的边缘,其出现有很大的随机性,振幅也没有规律,脱流也会影响机组的稳定性.

1.2水轮机止漏装置中的压力脉冲对机组水力稳定性的影响

水轮机止漏装置比较复杂,尤其是在大型机组中,止漏装置更为复杂,装置之间的缝隙也更小,因此,止漏装置之间的压力差也比较大.当水轮机出现异态运行时,就会形成巨大的压力脉冲,从而影响机器运转的稳定性.另外,如果机器零部件加工不够精细,安装过程中转轮与转轮室之间对接存在较大误差,从而使得水轮机运转不平衡,在水力作用下,转轴就会出现回旋的现象,最终导致整个机组的振动.

1.3水轮机组的振动对机组水力稳定性的影响

水轮机组的振动是影响混流式水轮机水力稳定性的一个重要原因,近年来,由于大型混流式水轮机组的运用,振动问题屡屡出现,而且这种现象不仅仅存在于国产混流式水轮机,也同样存在于进口混流式水轮机,可见这一问题是一个国际性的难题.混流式水轮机在运行过程中出现振动会给机组造成损害,例如会损坏水轮机转轮的叶片,还有可能导致水管出现裂缝,如果振动过大,还会威胁到水库堤坝的安全,尤其是在大型水电站,这种振动问题所造成的危害更加巨大.

1.4转轮设计制造工艺的限制

混流式水轮机是一种科技含量较高的设备,对于制造工艺也有较高的要求,随着科技水平的提高,水轮机的制造水平也有了较大的发展,但是,一些零部件的设计加工仍然难以达到现代水电生产的要求,尤其是随着水轮机组容量的不断扩大,对水轮机转轮的设计制造工艺提出了更高的要求.由于转轮设计制造工艺水平的限制,使得机组的固有频率受到影响,容易产生共振现象.另外,目前的焊接工艺也难以达标,在焊接过程中容易出现夹渣和气孔,使得焊接强度不够,难以抵抗