基于安徽金寨县某水电站的水轮机优化措施探究
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摘 要：水电站电能生产的可靠性和安全性能否得到保障，取决于水轮机综合性能质量的好坏，因此对水轮机存在的故障进行分析，采取相应措施加以处理显得尤为重要。
关键词：水电站;水轮机组;稳定性优化;设备调整;模拟平台
安徽金寨县某水电站是安徽省金寨县九十年代初期的水利工程项目，迄今为止已经运行了二十多年，支撑当地经济发展的同时也为当地居民的生产生活提供了稳定的电力供应。作为金寨水电站的核心设备，金寨水电站水轮机的运行问题一直备受人们的关注。本文基于金寨水电站水轮机存在的问题，利用先进的信息技术对金寨水电站的水轮机组运行进行优化。
一、水轮机运行问题分析
历年来，金寨水电站水轮机组在运行时遇到过不少问題，其问题按照产生的原因大致可以分为三类。
（一）设计安装问题
（1）轴线不正常现。三号水轮机组在安装之初，由于安装人员的失误使轴承中心线出现了偏移，进而使得之后水电机组运行时弓状回旋半径随之增加，同时轴线不正还会引发相应的压力脉动，一旦压力脉动超过允许值就会引发自激振动，使得三号顺轮机组在运行时出现不平衡现象。
（2）转子问题。三号机组在安装时因为转子出现了相应的偏差，转子在支撑水轮机轴承方面的效果不明显，因此在运行过程中不可避免的出现不平衡的问题，这种现象对三号水轮机组的破坏的较为明显，在安装之后的几年时间里，三号水轮机组出现了主轴弯曲形变的现象。
（3）其他因素。这些因素在一二三号机组中均有出现。比如在安装设计时出现的轴瓦间隙过大、轴承缺陷、推头力松动等情况。
（二）水流压力问题
水流压力问题同样集中在三号机组上，三号机组所在的流域因为没有进行严格的调查，运行过程中出现了很多随机因素，主要分为两种。
（1）转轮出口处出现水流旋涡现象。三号机组在运行过程中，水电站的工作人员发现转轮出口附近出现旋转水流，这些水流导致尾水管的内部出现水压脉动。水压脉动是水轮机在运行过程中，尾水管壁、导水机构、转轮、蜗壳和压力管道等呈现出的不平衡问题，这种不平衡会让尾水管出现振动进造成破坏。
（2）水轮机出现气蚀现象。在水轮机出现问题之后，发现经过三号机组的水流在流经水轮机时会因为各种原因在水流中产生气泡，因水击压力造成气泡溃灭，气泡在溃灭的瞬间会释放一定的热量导致水轮机构件的金属出现化学反应，进而对水轮机内部的叶片、内壁等部位出现化学侵蚀，影响水轮机的运作。
（三）运行问题
运行过程的问题主要集中在一号和二号机组上，这类问题的原因主要是水轮机组的设计经验不足所导致。
（1）电磁因素的影响。水轮机在运行过程中不可避免的会受到电机的电磁力影响，产生不平衡磁拉力，一方面，转子在运行过程中会出现绕组短路现象;另一方面，水轮机内部出现空气间隙不均匀的时候也会产生不平衡的磁拉力，随着空气间隙的周期性变化，不平衡的磁拉力也会作周期性的运动。
（2）水轮机的运行。水轮机在运行过程中出现大轴原始摆度过大、机组中心因为各种原因出现振动、外力作用下的轴承机座变形和机架移动、零件松动位移等情况都易造成水轮机运行的动力不平衡。应该重点见转动部位的螺丝、焊缝等位置，及时做出处理，保证水轮机的安全运行。
二、水轮机动力优化措施
针对一二三号机组所出现的问题，对水电机组进行较大规模的改装和优化，主要针对上述提出的三种问题进行详细的解决。
首先是设计安装调整方面，工作人员对原有的机组进行调整和除险，从设计层面对机组重新规划，同时监督评审机构对图纸进行多重审查，在确定施工后对施工团队进行严格的监督和规划，施工完成后对一二三号机组的运行进行定期记录和维护保养。
其次是解决水流压力方面，工作人员一方面对所在流域近几十年的变化情况进行严谨周密的调查，同时结合当地的气候设计出一套解决措施。对于气蚀问题，决定在三号机组的尾水管入口处加设共泄水锥和导流翼板，对一二号机组采用补气的方法来解决气蚀问题。对于水流旋涡问题，在重新进行水轮机组的安装施工后改变叶片出水边的形状，来控制旋涡的形成。
最后是其他因素，工作人员将诶和国内外先进管理经验，设计一整套严格的定期检修和维护方案，并且结合计算机检测技术对水轮机组的运行情况实施实时监测。
三、总结
水轮机组优化工作是一个动态的过程，不能单纯的依靠分析数据得出评估结果。针对金寨水电站水轮机组的隐患和问题进行分析，需考虑水轮机的实际流态、压力脉动、和动态特性。今后还需依据技术的发展和政策的变化作出修改，增强相关水电站的适应能力，为百姓的安居乐业提供保障。研究结果可为水轮机调节系统的混沌控制研究及保障水轮机调节系统的安全稳定运行提供理论指导。
参考文献：
[1]朱敏，屈波，沈永成，等.冷却塔用水轮机轴向出水蜗壳的设计与CFD分析[J].中国农村水利水电，2019，（06）：153-158.
[2]葛新峰，徐旭，沈明辉，等.水轮机顶盖部分螺栓断裂后剩余螺栓的强度分析[J].排灌机械工程学报，2019，（06）：125-126.
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