提高水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械效率

提高水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械效率摘要：近年來(lái)隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境惡化問(wèn)題的日益加劇，我國(guó)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(yáng)能等清潔型可再生資源。對(duì)于水力資源來(lái)說(shuō)，目前對(duì)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(jī)因?yàn)榫哂械退^、流量大、投資少、效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，容易出現(xiàn)出力受阻而無(wú)法滿足額定出力要求的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組；機(jī)械效率；快速向前邁進(jìn)的世界經(jīng)濟(jì)為世界范圍內(nèi)的人們提供了越來(lái)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(jì)的發(fā)展對(duì)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(huì)在未來(lái)的時(shí)間里長(zhǎng)期嚴(yán)重匱乏甚至枯渴。與此同時(shí)，這些能源在消耗過(guò)程中產(chǎn)生的C02等也使我們的環(huán)境變得越來(lái)越差。在這種情況下，水電吸引了越來(lái)越多關(guān)注的目光，而水輪發(fā)電機(jī)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(jī)的常見故障通常情況下，水輪發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)三大故障，即①水輪機(jī)出現(xiàn)甩油情況，大部分的水電站工作人員都沒(méi)有對(duì)水輪機(jī)甩油提起足夠的重視，以至于最終由于問(wèn)題的長(zhǎng)期不斷積累而造成發(fā)電機(jī)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(jī)器溫度長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)高狀態(tài)，使得機(jī)器受到的損壞越來(lái)越嚴(yán)重，有時(shí)也會(huì)使得冷卻裝置水損耗，從而出現(xiàn)整個(gè)發(fā)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行；③發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。人們?yōu)榱颂岣咚啓C(jī)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(jī)，第二加大檢修力度，第三提高工作人員的整體素質(zhì)。事實(shí)證明上述三種方法在提高水輪發(fā)電機(jī)效率中確實(shí)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(jī)的發(fā)電效率。因此，我們需要一種更加有效的方法來(lái)達(dá)到提高水輪機(jī)發(fā)電效率的目的。很大一部分的人都認(rèn)為軸承瓦對(duì)于發(fā)電機(jī)組效率的高低沒(méi)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(jī)組機(jī)械效率問(wèn)題攔污柵被雜物堵塞。水輪機(jī)的攔污柵與傳統(tǒng)引水式高水頭電站的設(shè)計(jì)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(jī)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(guò)時(shí)會(huì)造成一部分的水頭損失，但是其最主要的問(wèn)題還是水中的雜物被攔污柵攔截時(shí)會(huì)對(duì)攔污柵的柵孔產(chǎn)生堵塞，從而減少其過(guò)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(wèn)題更為嚴(yán)重，如果清理不及時(shí)，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(jī)組的出力，并會(huì)使機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。水輪機(jī)水頭參數(shù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。水輪機(jī)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(duì)其額定水頭參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)的計(jì)算方法，不僅需要滿足發(fā)電水頭和發(fā)電流量同時(shí)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(jì)偏高，加之裝機(jī)規(guī)模較大，容易引起機(jī)組出力不足的問(wèn)題。尾水位變化的問(wèn)題。水輪機(jī)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(guò)程中，如果存在沒(méi)有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行施工的情況，會(huì)導(dǎo)致工程高度的控制以及下游疏浚沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)碼頭沒(méi)有清理干凈而阻礙下游流道的暢通，造成尾水位超過(guò)規(guī)定的0.3m的高度，而降低機(jī)組水頭，影響機(jī)組出力的問(wèn)題。此外，機(jī)組經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的泄洪運(yùn)行之后，容易出現(xiàn)下游河床砂礫石堆積的問(wèn)題，也會(huì)造成河床被抬高，從而提高尾水位，降低機(jī)組水頭和出力。三、應(yīng)對(duì)措施對(duì)機(jī)組參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。對(duì)水輪機(jī)組的額定水頭設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)過(guò)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(jì)算時(shí)留出至少不低于0.5m的設(shè)計(jì)裕量；為提高水輪機(jī)的水力效率，需要對(duì)流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并盡可能提高尾水管的動(dòng)能回收率；為了增加流量和出力，在對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)增大葉片的出口角；最后還應(yīng)對(duì)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(lái)對(duì)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(guò)流凈面積。提高水輪機(jī)的制造與安裝質(zhì)量。在制造導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪葉片、導(dǎo)葉內(nèi)外環(huán)時(shí)，應(yīng)采用精度較高的數(shù)控加工工藝，以確保這些過(guò)流部件的運(yùn)行效率和表面質(zhì)量符合設(shè)計(jì)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(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工時(shí)，采用自動(dòng)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(wèn)題；在安裝過(guò)流部件時(shí)，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(duì)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(guò)程中對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品性能。正確對(duì)待模型水輪機(jī)的效率。不必過(guò)高追求模型水輪機(jī)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(guò)分減薄葉片厚度而造成其剛強(qiáng)度不足,否則易形成葉片裂紋等故障。而且，最高效率點(diǎn)不一定落在水輪機(jī)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，大多落在運(yùn)行區(qū)外，對(duì)于低水頭電站很常見。當(dāng)然也應(yīng)有一定要求，這個(gè)指標(biāo)代表了一個(gè)水輪機(jī)廠的研發(fā)水平，太低了也不合適，但不必過(guò)分追求高指標(biāo)。水輪機(jī)額定工況點(diǎn)效率一般不作規(guī)定。因?yàn)橐?guī)定了額定工況點(diǎn)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(yàn)成果來(lái)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(huì)以加大轉(zhuǎn)輪直徑來(lái)滿足額定點(diǎn)效率要求，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下降，增加了發(fā)電機(jī)重量與投資；而且也會(huì)延長(zhǎng)了流道長(zhǎng)度，增加土建投資，而運(yùn)行在滿負(fù)荷或大負(fù)荷區(qū)則效率稍高一點(diǎn)；若運(yùn)行在小負(fù)荷區(qū)則遠(yuǎn)離最優(yōu)工況點(diǎn)太多，效率下降較多，甚至影響水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)效率。水輪機(jī)安裝高程應(yīng)在水輪機(jī)所有參數(shù)確定后重新校核。雖然水輪機(jī)安裝高程在招標(biāo)時(shí)己經(jīng)基本確定，但是，在招標(biāo)后特別是水輪機(jī)模型驗(yàn)收后，如果機(jī)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(jī)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?yàn)樨灹魇剿啓C(jī)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(shí)，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(diǎn)逐漸擴(kuò)大其自身的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也吸引了越來(lái)越多的人的關(guān)注。然而目前人們最關(guān)心的問(wèn)題依然是在水電運(yùn)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