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关于水轮机稳定性问题探讨

作者：张锴

来源：《中国新技术新产品》2013年第04期

摘 要：随着全世界能源陷入紧张的危机，我国也不例外，能源的紧缺导致了煤荒、电荒的发生。目前我国电能来源已水电站占据大部分，在水电站运行过程中，水轮机是其重要的设备之一，如何保证水轮机的稳定是保证水电站正常运行的主要保障，但在实际运行当中，水轮机的稳定性还需要对机组运行的稳定性和叶片的裂纹问题进行研究，以减少水轮机安全运行的隐患。本文通过对影响混流式水轮机稳定性的因素进行分析研究，提出了提高机组运行稳定性的对策建议。

关键词：水电站；混流式水轮机；稳定运行

中图分类号：TV734.1 文献标识码：A

前言

对于我国大部分的水电站来讲，混流式水轮发电机是各水电站的重要设备，混流式水轮机以其简单、高效、制造工艺成熟等诸多优点成为各水电站低成本、高效益稳定运行的重要保障。混流式发电机以其强大的优势占据着水电站机组的主导位置，但混流式水轮机还存着自身无法克服的弱点。混流式水轮机机组的振动和叶片的裂纹已成为威胁机组安全的重要隐患，严重阻碍了水电站的经济效益的发挥。所以对混流式水轮机运行的稳定性进行研究已刻不容缓。

1 影响混流式水轮机稳定性的主要原因分析

1.1 水力方面的原因

水轮发电机组由于水力因素引起振动主要有以下几种情况。

一是水轮机在非设计工况下运行的振动。当水轮机处于空载、低水头、小负荷、高水头、超负荷大流量的运行状态时，除了承受流体的压力载荷之外，还承受了压力脉动和水力扰动引起的动态载荷的影响。

二是尾水管内的空腔涡带产生的压力脉动。由于混流式水轮机是固定叶片式的水力机械，当水轮机偏离最优工况运行时，由于转轮出口水流有一个旋转圆周分速度，使转轮下方靠近尾水管轴线的区域出现较大的真空，当真空达到一定数值后便产生空腔气蚀形成涡带，涡带是螺旋形绕尾水管轴线不稳定的旋转，会引起机组振动，并对尾水管产生相当大的破坏作用。

1 水轮机运行检查与维护

水轮机是重要的水利发电设备，其正常运行对于水利发电的安全稳定运行至关重要。因此，对水轮机的运行检查与维护必须严格进行，以保证水轮机的正常运行。

一、运行检查

1.机械部分

（1）外部检查

定期检查水轮机的机械部分，包括轴承的安装、紧固、正常润滑等情况的检查。同时，在洗涤或保养油漆时，也要对轮盘、叶轮等部件进行清洗，以确保设备的清洁卫生。

（2）联轴器

检查联轴器的紧固度和磨损程度，保证联轴器的连接稳定、不出现松动情况，避免对水轮机的正常运行产生危害。

（3）轮盘与叶片

在机械部分检查时，要特别关注轮盘与叶片的磨损情况。如果发现磨损过度，则需要及时更换或维修。

2.水力部分

水轮机的水力部分更为复杂，需要特别注意。

（1）进水口 2 进水口的位置以及是否受到阻塞会影响到水轮机的正常运行。因此，定期检查进水口的情况并进行清理是非常必要的。

（2）水闸

水闸结构的复杂性和重要性决定了其检查也非常重要。检查水闸的情况需要关注其结构和功能是否合理，同时也要注意其是否关闭不严实，存在漏水。

（3）水位和水流量

对于水轮机的正常运行，水位和水流量的情况也非常重要。需要每天监测并记录，如果出现异常情况，应及时采取措施。

二、维护

1.机械部分

在运行检查中，如果发现机械部分存在问题，则需要进行维护。

（1）轴承润滑

定期对轴承进行润滑，以确保其正常运转。

（2）清洗叶片

叶片经过长时间的运转，会被污物或水草堵塞或磨损。因此，定期清洗叶片以保证其正常运行是非常必要的。

2.水力部分

对于水力部分，维护更为复杂，需要特别谨慎。

（1）各旋涡室清洗 3 水轮机的各旋涡室长时间运行后，均会产生沉淀和杂质。因此，需要定期清理以保证其流通畅通。

（2）泄水管道

泄水管道的漏水会造成水轮机压力的不稳定，从而影响到水轮机的正常运行。因此，对于泄水管道的维护也是非常必要的。

水轮机的正常运行检查与维护对于水利发电设备的安全稳定运行至关重要。只有定期进行检查和维护才能确保水轮机的正常运行。

水电厂水轮发电机组常见故障及维护

水轮发电机组是利用水力能源转换为电能的设备，是水电站中的核心设备之一。在长期的运行中，水轮发电机组也会出现一些常见的故障。正确的维护和及时的处理故障，对于保证水电站的安全稳定运行和延长设备的使用寿命具有非常重要的意义。下面将介绍水轮发电机组常见的故障及维护方法。

一、水轮发电机组常见故障及处理方法

1. 叶轮、导叶漏水

叶轮和导叶漏水是水轮发电机组常见的故障之一，会导致发电机组效率下降和设备损坏。漏水的原因可能是叶片出现裂纹或变形，导叶密封不严，等等。一旦发现漏水，应当及时停机检修，更换或修复叶片和导叶，确保叶轮和导叶的密封性能良好。

2. 转子不平衡

水轮发电机组在长期运行后，转子可能因受到振动、磨损等因素而导致不平衡。转子不平衡会引起振动增大，噪音加大，轴承和密封件磨损加速等问题。解决方法是进行动平衡处理，确保转子能够平衡运转。

3. 轴承故障

水轮发电机组的轴承由于长期承受转子的重量和旋转力，容易出现磨损、松动、过热等故障。一旦轴承出现故障，应立即停机检修，更换损坏的轴承，并及时加注润滑油，确保轴承处于良好的工作状态。

4. 水轮机叶轮磨损

叶轮在长期的水流冲击和旋转中，会出现磨损现象，影响水轮发电机组的效率和性能。定期检查叶轮的磨损情况，定期进行磨损层的修复和更换，以确保叶轮的表面粗糙度符合要求，保证水轮发电机组的正常运行。

5. 导叶故障

导叶是调节水流入叶轮的部件，一旦出现故障会导致水轮发电机组运行不稳定。常见的故障包括导叶卡死、密封不严、变形等。对于导叶的故障，应当及时检修、更换损坏的导叶部件，确保导叶能够正常工作。

6. 润滑系统故障 水轮发电机组的轴承、齿轮等部件需要良好的润滑保护，以减少磨损和摩擦。润滑系统故障会影响整个设备的正常运行，甚至导致设备损坏。对于润滑系统应当进行定期的检查和维护，确保润滑油的清洁度和供油量符合要求。

- 1 - 水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析

水轮发电机组是一种利用风力或水力作源动力，来提供电能的发电机组。为了确保发电机组安全可靠运行，轴系系统是发电机组的核心零部件，轴系系统的运行稳定性与发电机组的安全可靠运行相关。本文重点讨论水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析问题。

一、水轮发电机组轴系运行稳定性

1.轴系运行稳定性

轴系运行稳定性是指发电机组轴系及联轴器在平衡、定位和动力传递三个方面的性能指标。当发电机组运行过程中，轴系的工作状态应保持动平衡、静平衡和位置的稳定性。轴系安装完毕后应经过正确的定位和校正，以获得良好的效果。

2.动力传输

发电机组的动力传输主要是由轴系的联轴器完成。联轴器的作用是将水轮机传来的动力准确有效地传递到发电机上，满足发电机的动力要求。此外，联轴器还具有避免振动、噪音和缓冲的作用。

3.轴系润滑

为了确保轴系有良好的密封性和润滑性，必须使轴系保持空气和润滑剂的正确比例和平衡。此外，在运行过程中，轴系应保持正确的温度，以避免联轴器过热所造成的问题。

二、水轮发电机组轴系故障分析

1.轴系振动

发电机组轴系的振动是由于轴系部件不匹配或联轴器受力不均 - 2 - 匀所造成的。在发电机组运行过程中，振动越大，轴系越易受损，轴系的运行寿命也会缩短。因此，必须注意轴系部件匹配和联轴器安装的准确性，以降低轴系的振动。

2.轴系断裂

发电机组轴系断裂除了由于轴系部件受力不均匀或强度不足所造成的，还可能是由于轴系润滑系统不正常或轴系材料质量低所引起的。为了避免此类问题的发生，必须确保轴系材料符合要求，正确安装联轴器，并检查轴系的润滑系统。

三、结论

水轮发电机组的轴系是发电机组的核心部件，对发电机组的可靠性有着至关重要的影响。在发电机组的安装、使用过程中，应注意轴系的安装、润滑、维护保养等问题，以确保轴系的正常运行，提高发电机组的可靠性。