摘要：伴随社会主义市场经济的快速发展，现代化信息技术的不断进步，这在一定程度上推动了我国水利工程的发展，并呈现出逐步增长的趋势。当前阶段，我国电能主要来源于水电站，而在水电站的具体运行过程中，水轮机是最为重要的核心设备之一，为确保水电站的顺利运行，就需要对水轮机的稳定性进行探讨，并同时对机组的运行与叶片裂纹问题等展开研究，目的就是为消除水轮机的安全隐患。以下主要是对水电站水轮机稳定运行技术对策进行合理化的分析与阐述。
关键词：水电站；水轮机；稳定运行；对策
随着国民经济与数字化信息技术的迅猛发展，水轮机身为水电站的基础设备，以其简单、高效的优势成为水电站的首选。并在整个水电站中占据着至关重要的地位。但因水轮机自身还具有一定的不足，比如水轮机组的振动与叶片的裂纹等都已成为安全事故的隐患，会制约水电站的发展。所以，必须对水轮机运行的稳定性展开探讨。
1、在水电站水轮机稳定运行技术中出现的问题
1.1磨蚀问题
水电站在实际运行过程中，会无可避免的出现磨损，而且还会对导水机构和流道部件等产生影响，所以必须要重点解决这类问题。另外，水电站在汛期的含沙量是最大的，水头变幅显著，故在对水电站的机组展开设计时，就需要合理选择参数，使之可以形成一套抗磨蚀运行技术。
1.2叶片出现裂纹
当水电站在运行时，水轮机的转轮就会出现许多问题，不光会在靠近水的上冠处出现裂纹，长度大约在200-400mm；还会在端面上出现问题。以上这些叶片裂纹都有不同的地方和相同的地方，相同的地方就是裂纹的起始点都是交线处，虽然距离上冠还有50-60mm，但叶片的出水边都是相互垂直的，而且还会延伸到尾部，就像一个树枝。如图（1）所示。
图1
1.3水轮机的调速出现故障
水轮机之所以会出现故障的主要原因有以下几种：第一，当水电机在运行时，机组的调速系统就会自动发出指令，而这个指令主要是由计算机来操控的，直到监控系统中的电源见不到为止。而它的开机指令就会主动撤销保护装置，致使开关指令无法再显现出来，这个时候如果关闭叶片，势必会出现溜负荷的现象；第二，当把调试系统投入到初期运行过程时，其电气调节器的供应电源主要是由AC220V供应的，其备用电气调节器和回路控制等都是由DC220V电源供给的。而较为普通的电子柜在进行调整时，只要交流电一出现波动，就会出现局部断电，而且还会自动切换到调节器上，这在一定程度上会降低水轮机的稳定性。第三，当备用调速系统出现故障时，就会减少电气调速器的使用率。这是因为水轮机的调速都是运用齿盘测频法来实现的。由于齿盘测速传感设备和大轴齿间的缝隙产生变化，从而造成测速传感器的设备出现故障，进而引发安全事故，无法再次运行。
1.4灯泡贯流式机组的定子铁心出现位移故障
定子铁心出现现位移或者松动都属于灯泡贯流式机组较为常见的一种故障形式，且每个厂家在铁心松动位置和形式也是不一样的。通常情况下，定子铁心出现位移或松动现象是极为容易磨损线棒使其处于绝缘状态，进而在运行中易被击穿，致使机组在运行过程中出现电磁噪音。而且机组出现定子铁心松动的原因有以下几方面：第一，运行的温度过高。假如机组在运行时的温度过高，就会让定子铁心变形，进而出现翘曲变形现象；第二，铁心的压指刚度不足。定子铁心齿部压紧大多数都是借助端部的压指来实现的，假如压指的刚度不足，一档温度就会上升，而压指就会出现变形，导致齿部因压力不够而出现位移。
2、改善水电站水轮机稳定运行技术的对策
2.1不断提高水轮机的抗磨蚀性
针对轴流式水轮机、水轮机的导出口以及转轮叶片的进口等都属于一个区域。在导叶的出口，水流就会在其出口的下端出现脱流。除此之外，导叶出口处的水流还会脱流。与此同时，水流还需要及时转弯，假如转轮底环型线的设计不符合规范要求，就会在上方出现旋涡，致使上端被腐蚀。所以，当在设计水力时，就需要通过计算，得出结论，并对流道进行优化。而在设计过程中，就应运用其他的设计方法来进行计算，比如有限元法，它是将转轮调到0.43-0.45，而将空蚀系数调到0.465，目的就是为增加水轮转轮室的空蚀裕量。与此同时，还可对固定导叶与双排叶栅等带来的损失进行合理计算，当然也可采用叶片局部修型的方法来对转轮和部件进行优化设计，以便更好的减少水力磨蚀带来的不利影响，降低安全事故出现的概率，从而进一步确保水电机的正常运行，以及加工凸台的结果更为简单。
2.2及时处理好灯泡贯流式机组的位移故障
对于灯泡贯流式机组出现的位移故障，就需要定期检查定子铁心的端部是否也出现位移，铁性的表面是否出现黄色铁锈粉，它的齿部是否出现松动等，一旦出现任何问题就需要立即进行处理。与此同时，因为机组定子出现故障的原因就温度过高造成的，所以在处理故障时，就需要解决定子的通风冷却问题。而对于那些已经投入使用的发电机定子，则需要依照定子的结构与存在的主要问题展开分析，找到问题之所在，并有目的性的处理好。
2.3选择合适的传感器
在水电站中起主导作用的就是位移传感器，由于它的电流在运行过程中会超出实际值，导致调速设备出现故障，从而影响到主导叶。就其根本原因，就是因为机组出现了较大的振动声，这说明主配传感器在运行过程中出现了问题。所以，在更换传感器的过程中，就应选择适宜的传感器。
2.4改造电气调速柜的外部
当在进行改造时，为让开机令在电气调速面前一直保持回路状态，就需要在完成改造任务以后，只要监控系统一发出信号后，就应将电气调速中的开机令保持它原本的样子。正是在这样的一种状态之下，一旦LCU离开电源，就会受到RO开机令回路的影响。也就是说，如果电气调速器被改造以后，就不会再出现上述现象，具体的结构示意图如图（2）所示。
图2
2.5避免出现叶道旋，就需降低尾水管的脉动值
无论叶道涡是刚出现还是以后的发展，它都会经历一段时间，所以当轮转模型在进行试验之前，就需要将叶道涡排出指定范围。而且还需要对尾水管的水头段与负荷段提出对应要求。除此之外，还需要结合水电站的表现形式，采取恰当的轮转叶型。或者是运用扭转叶片以及小出口直径的水力设计，就能让水轮机在规定好的范围内运行；但如果使用长短叶片，也必须要适应负荷的变化情况。但叶片却是采用出水边形状的方法运行，是在确保叶片强度的基础下，让卡门涡激振能量达到最小。
3、结语
综上所述，水轮机是水电站的基础设备，因为它的制造比较精密、且还能在环境比较复杂的情况下进行运行。所以，被广泛运用于日常生产与生活中。而且还必须要采取紧急处理措施来提高水轮机的稳定性。尤其需要重点关注调速与磨蚀等问题。
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论文作者:董科
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/17
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