提高水輪發(fā)電機組機械效率

提高水輪發(fā)電機組機械效率摘要：近年來隨著全球能源危機和環(huán)境惡化問題的日益加劇，我國正在進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力開發(fā)水能、風(fēng)能、太陽能等清潔型可再生資源。對于水力資源來說，目前對低水頭水力資源的開發(fā)技術(shù)己經(jīng)趨于成熟，并不斷向高水頭、大容量和大尺寸的方向發(fā)展。當(dāng)前水輪機因為具有低水頭、流量大、投資少、效率高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。但是在實際應(yīng)用過程中，容易出現(xiàn)出力受阻而無法滿足額定出力要求的問題。關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機組；機械效率；快速向前邁進(jìn)的世界經(jīng)濟為世界范圍內(nèi)的人們提供了越來越多的精神與物質(zhì)的享受，但是在這些享受的背后，我們不能忽視經(jīng)濟的發(fā)展對于各種能源的巨大消耗與需求。調(diào)查資料顯示，全球的不可再生資源例如石油等，將會在未來的時間里長期嚴(yán)重匱乏甚至枯渴。與此同時，這些能源在消耗過程中產(chǎn)生的C02等也使我們的環(huán)境變得越來越差。在這種情況下，水電吸引了越來越多關(guān)注的目光，而水輪發(fā)電機在水電站的正常生產(chǎn)中扮演著不可或缺的角色，它的效率也直接影響著水電站的生產(chǎn)效率。一、 水輪發(fā)電機的常見故障通常情況下，水輪發(fā)電機會出現(xiàn)三大故障，即①水輪機出現(xiàn)甩油情況，大部分的水電站工作人員都沒有對水輪機甩油提起足夠的重視，以至于最終由于問題的長期不斷積累而造成發(fā)電機定子線圈的外層發(fā)生了漏油的后果，進(jìn)一步造成了通風(fēng)孔被嚴(yán)重堵塞；②機器溫度長時間處于過高狀態(tài)，使得機器受到的損壞越來越嚴(yán)重，有時也會使得冷卻裝置水損耗，從而出現(xiàn)整個發(fā)電機無法正常運行；③發(fā)電機并網(wǎng)。人們?yōu)榱颂岣咚啓C發(fā)電效率較常采用的方法有三種，第一盡量使用優(yōu)質(zhì)發(fā)電機，第二加大檢修力度，第三提高工作人員的整體素質(zhì)。事實證明上述三種方法在提高水輪發(fā)電機效率中確實發(fā)揮著一定的作用，但是它們?nèi)匀徊荒芎艽蟪潭壬咸岣咚啓C的發(fā)電效率。因此，我們需要一種更加有效的方法來達(dá)到提高水輪機發(fā)電效率的目的。很大一部分的人都認(rèn)為軸承瓦對于發(fā)電機組效率的高低沒有影響，但是當(dāng)換上彈性金屬塑料瓦后的結(jié)果卻是非常積極的。二、 水輪發(fā)電機組機械效率問題攔污柵被雜物堵塞。水輪機的攔污柵與傳統(tǒng)引水式高水頭電站的設(shè)計不同,其具有跨度更大且高度更高的進(jìn)水口攔污柵，正因如此，攔污柵具有較大的主梁截面和較多的主梁數(shù)量。由于機組通常建設(shè)在江河的中下游，較多的主梁數(shù)在水流經(jīng)過時會造成一部分的水頭損失，但是其最主要的問題還是水中的雜物被攔污柵攔截時會對攔污柵的柵孔產(chǎn)生堵塞，從而減少其過水面積，增加水頭損失。尤其在豐水期內(nèi)，由于水流量較大，水中的雜物較多，攔污柵被堵塞的問題更為嚴(yán)重，如果清理不及時，很容易導(dǎo)致攔污柵前后存在兒十厘米甚至兒米的水位差，大大降低水輪機組的出力，并會使機組出現(xiàn)振動問題。水輪機水頭參數(shù)的設(shè)計問題。水輪機的出力與水頭參數(shù)具有直接的關(guān)系，其具有低水頭大流量的徑流式結(jié)構(gòu)，所以在對其額定水頭參數(shù)設(shè)計時不宜采用加權(quán)平均的方法進(jìn)行選擇，而是應(yīng)該采用概率統(tǒng)計的計算方法，不僅需要滿足發(fā)電水頭和發(fā)電流量同時出現(xiàn)的要求，還要考慮水電站下游水位和流量的關(guān)系，如果額定水頭設(shè)計偏高，加之裝機規(guī)模較大，容易引起機組出力不足的問題。尾水位變化的問題。水輪機水頭還與下游水位一流量關(guān)系曲線有關(guān)，并容易受到下游尾水位變化的影響。在水電站建設(shè)的過程中，如果存在沒有嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙、規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行施工的情況，會導(dǎo)致工程高度的控制以及下游疏浚沒有達(dá)到設(shè)計要求，從而影響水電站的建設(shè)質(zhì)量，共至存在下游圍堰拆除不徹底以及尾水渠左岸擋水墻的臨時碼頭沒有清理干凈而阻礙下游流道的暢通，造成尾水位超過規(guī)定的0.3m的高度，而降低機組水頭，影響機組出力的問題。此外，機組經(jīng)過長時間的泄洪運行之后，容易出現(xiàn)下游河床砂礫石堆積的問題，也會造成河床被抬高，從而提高尾水位，降低機組水頭和出力。三、應(yīng)對措施對機組參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。對水輪機組的額定水頭設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格按照水頭與流量相互適應(yīng)的原則進(jìn)行確定，而且在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮流道中水頭的損失以及局部水頭損失的情況，在計算時留出至少不低于0.5m的設(shè)計裕量；為提高水輪機的水力效率，需要對流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并盡可能提高尾水管的動能回收率；為了增加流量和出力，在對水輪機轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)行設(shè)計時，適當(dāng)增大葉片的出口角；最后還應(yīng)對攔污柵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，如采用導(dǎo)流板式或旋轉(zhuǎn)式的攔污柵，來對水流的流態(tài)進(jìn)行改善，并盡量減小水頭損失，提高攔污柵的過流凈面積。提高水輪機的制造與安裝質(zhì)量。在制造導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪葉片、導(dǎo)葉內(nèi)外環(huán)時，應(yīng)采用精度較高的數(shù)控加工工藝，以確保這些過流部件的運行效率和表面質(zhì)量符合設(shè)計要求，并在滿足要求的基礎(chǔ)上盡量減少制造誤差，而且在對焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工時，采用自動焊接等新工藝可避免出現(xiàn)環(huán)形焊接構(gòu)件出現(xiàn)變形的問題；在安裝過流部件時，不僅要嚴(yán)格執(zhí)行安裝規(guī)程和進(jìn)行質(zhì)量控制，還要采取相應(yīng)的技術(shù)措施對導(dǎo)葉與輪葉的斷面間隙、導(dǎo)（槳）葉的開口均勻性、轉(zhuǎn)角同步性等進(jìn)行精確控制，并在裝配過程中對上述參數(shù)進(jìn)行檢驗，確保產(chǎn)品性能。正確對待模型水輪機的效率。不必過高追求模型水輪機的最高效率。效率高當(dāng)然好；但是容易造成廠家為了效率而過分減薄葉片厚度而造成其剛強度不足,否則易形成葉片裂紋等故障。而且，最高效率點不一定落在水輪機運行區(qū)內(nèi)，大多落在運行區(qū)外，對于低水頭電站很常見。當(dāng)然也應(yīng)有一定要求，這個指標(biāo)代表了一個水輪機廠的研發(fā)水平，太低了也不合適，但不必過分追求高指標(biāo)。水輪機額定工況點效率一般不作規(guī)定。因為規(guī)定了額定工況點效率就基本上決定了轉(zhuǎn)輪直徑，而轉(zhuǎn)輪直徑應(yīng)由制造廠根據(jù)轉(zhuǎn)輪模型試驗成果來加以決定，并要基本上滿足標(biāo)書附圖上流道的尺寸要求，尤其不能規(guī)定太高；否則廠家就會以加大轉(zhuǎn)輪直徑來滿足額定點效率要求，就會造成發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速下降，增加了發(fā)電機重量與投資；而且也會延長了流道長度，增加土建投資，而運行在滿負(fù)荷或大負(fù)荷區(qū)則效率稍高一點；若運行在小負(fù)荷區(qū)則遠(yuǎn)離最優(yōu)工況點太多，效率下降較多，甚至影響水輪機穩(wěn)定運行性能。所以，一般由廠家試算多年加權(quán)效率之后，才最后決轉(zhuǎn)輪直徑，才能給出額定工況點效率。水輪機安裝高程應(yīng)在水輪機所有參數(shù)確定后重新校核。雖然水輪機安裝高程在招標(biāo)時己經(jīng)基本確定，但是，在招標(biāo)后特別是水輪機模型驗收后，如果機組參數(shù)有所變化，應(yīng)重新核算水輪輪安裝高程是否合適。將水輪機葉片或轉(zhuǎn)輪室造成空蝕，這種現(xiàn)象在有些電站己經(jīng)發(fā)生。另外，要嚴(yán)格控葉片質(zhì)量，防止質(zhì)量缺陷造成葉片空蝕甚至裂紋，這在有些電站亦曾發(fā)生，切不可因為貫流式水輪機一般空蝕比較輕微而忽視。目前，人們的生活質(zhì)量在逐漸提高的同時，也向各種能源的需求量提出了更高的要求?，F(xiàn)今，水電憑借著其零污染與可再生的兩大優(yōu)點逐漸擴大其自身的應(yīng)用領(lǐng)域，同時也吸引了越來越多的人的關(guān)注。然而目前人們最關(guān)心的問題依然是在水電運作水平逐漸提高的環(huán)境下，增加水電站的生產(chǎn)量，而其中最