水轮机稳定性影响因素分析与优化策略

黄士源 陈晨

摘 要：近些年来，水轮机机组设计容量与尺寸呈现增大趋势，与之相应的水轮机组转速也随之逐步提升。然而在实践应用，如何保证水轮机组安全稳定运行，则成为了当前相关人员高度关注的话题。本课题主要以水轮机为主题，在阐述水轮机稳定性影响因素的基础上，提出了优化策略，旨在保障水轮机组的安全稳定运行水平的提高。

关键词：水轮机组；稳定性；影响因素；优化策略

Abstract： in recent years， the design capacity and size of hydraulic turbine unit presents an increasing trend， and the corresponding speed of hydraulic turbine unit also increases gradually. However， in practical application， how to ensure the safe and stable operation of water turbine unit has become a hot topic concerned by relevant personnel. This topic mainly takes the water turbine as the subject， in elaborates the water turbine stability influence factor in the foundation， proposed the optimized strategy， aims at the safeguard water turbine unit's safe stable movement level enhancement.

Keywords： water turbine unit； Stability； Influencing factors； Optimization strategy

社会经济的快速发展，社会现代建设事业也取得了可喜成绩。就以水电站事业而言，近些年来，水电站建设规模进一步扩大， 进一步缓解了国家用电压力。水轮机作为水电站重要组成设备，在水电站建设规模不断扩大的同时，其尺寸与容量也是日渐增大，可最大限度提高水电站运行效率。然而随之而来的是水轮机稳定性无法保障，致使水电站运行效率的提高受到影响。如何优化水轮机设计与生产，保障水轮机安全稳定运行，逐渐成为了当前相关研究人员与建设人员重点思考的问题。基于此，本文立足于水轮机稳定性提升展开分析影响运输与优化策略，对促进我国水电站进一步发展具有着重要现实意义与理论价值。

1.水轮机运行稳定性主要影响因素分析

1.1水力影响因素

水輪机在实际运行中，受到水力因素的影响，主要集中包括以下几点内容。一是扶流翼末端出现卡门漩涡，水轮机转轮叶片受此影响，将会出现被迫性振动，这种外来作用力的振动，长期保持这个状态，将会直接影响到转轮叶片，轻则出现裂缝，重者断裂。二是水轮机组的设计标准与实际运行状况不相符合，造成在实际运行中，水轮机组出现了诸多不符之处，经常性出现脱流等问题，致使水轮机组的正常运行状态难以持续维持。

1.2设计影响因素

水轮机组的安装，当中重要一环节就是设计工作，并且具体的安装，也是在设计要求下完成的，意味着设计质量对水轮机组安全稳定运行具有着决定性的影响。水轮机组设计中的问题，结合笔者工作经验，在查阅大量与之相关文献资料的基础上，总结起来，设计方面的影响因素，主要有以下几个方面的内容。一是过流部件的影响。在水轮机组运行中，过流部件在受水流压力的影响下，将会出现不同程度的弹性形变，同时在水流的夹击下，水轮机组在水中的每一个部件会出现不同程度的振动，一旦振动频率与部件自身频率保持一致，将会进一步增强振动效应，这过大的振动效应，会直接影响到水轮机组的稳定运行，同时也会在实践运行中，会由于振动产生较大的噪声污染。二是水轮机转轮生产工艺。在设计符合要求的情况下，加工行为不符合具体质量要求，将会出现焊接误差等问题，致使水轮机组实际运行会出现振动问题。三是迷宫环加工问题。在此环节的问题，主要迷宫环加工问题，出现了椭圆度过大等问题，致使迷宫间的间隙随之扩大，进而容易引发水轮机组产生振动问题，最终影响到水轮机组的稳定运行。

1.3水轮机构件质量影响因素

水轮机构件自身质量问题，也会直接影响到水轮机组的质量，在质量无法保障的情况下，水轮机组的安全稳定运行，势必会是一个重大问题。例如，导轴承不符合国家现行标准，将其应用在水轮机当中，将会影响到水轮机的质量。除此之外，导轴承安装不同心情况下，也会影响到水轮机组的正常运行。同时，导叶开口值的不均匀，引发水轮机振动问题。

2.水轮机稳定运行水平有效提升的具体策略

2.1水轮机设计水平的提高

水轮机组的安全稳定运行，第一步操作就是做好水轮机设计工作，并保证设计质量。首先，设计人员需具备相应的设计专业知识与专业素养，方可将自身具备丰富专业设计知识应用在设计工作中。同时，广泛吸进具有专业素养的人才，为提高设计质量夯实基础。其次，近些年来，我国科技的发展，不断有先进技术广泛应用在设计当中，尤其是CFD技术，将其与模型实验技术相结合应g用在设计中，可优化导叶、转轮叶以及泄水锥等与之相关的构件，可进一步提高水轮机尾部脉动控制效果。

2.2水轮机管理水平的提高

管理工作的开展，可一定程度上提高水轮机组的运行效率，并且保证水轮机组时刻处于一个“健康”状态下，进而可最大限度延长水轮机组的使用年限。因此，在实践中，要想真正有效提高水轮机组整体运行效率，需做好日常管理工作。首先，相关管理人员需保证水轮机组在额定范围内工作，不得出现超限度工作。其次，运行需尽可能避免振动区域，通常情况下，水轮机组运行场所，主要有两个振动区域，需借助较快的速率启停设备，方可让水轮机组躲开振动区域。除此之外，管理人员需要全过程加强水轮机运行的监测，实时发现出水轮机组运行中潜在的问题，提前制定措施予以解决，方可保证水轮机组安全稳定运行。

2.3做好水轮机组质量控制与维护工作

对于水轮机组安全稳定运行而言，其质量有着决定性的影响。因此，有必要加强水轮机组产品质量控制，意味着在实践中，相关质量管理人员需要结合现行相关管理制度，保证通路部件的刚度，避免水下工作出现变形。同时，做好水轮机组设计质量控制工作，从源头上降低水轮机组质量问题发生的几率。除此之外，在水轮机组质量具有保障的情况下，就需要加强水轮机组的维护工作，方可保证水轮机组长期处于一个安全运行状态中。维护工作，主要涉及到水轮机叶片、转轮以及一些较容易磨损的构件，针对上述构件进行重点维护，出现磨损，需及时更换，或者是补焊，在此过程中，需要避免出现构件变形，方可维护工作质量。在完成补焊之后，还需要进行必要的无损检测时，待检测无误之后，方可将检修后的水轮机组投入使用。只有这样，才能真正意义上保证水轮机组安全稳定运行。

3.结语

总之，近些年来，我国水电站建设事业发展迅速，水轮机设计与生产呈现大容量、大尺寸发展趋势。因此，有必要通过提高水轮机设计水平、做好水轮机组质量控制与维护工作等有效举措，才能让水轮机安全稳定运行。

参考文献：

[1]孟奎宇.水轮机稳定性影响因素分析与优化策略简述[J].建筑工程技术与设计，2018，（32）：819.

[2]黄商.水轮机稳定性影响因素分析与优化策略[J].科技创新与应用，2018，（30）：131-132.

[3]杨 明，格 桑.水轮机稳定性影响因素分析与优化策略[J].建筑工程技术与设计，2018，（18）：4365.

作者简介：

黄士源（1998—），女，汉族，河南周口，本科，研究方向：能源与动力工程。

陈晨（1998—），女，汉族，四川成都，本科，研究方向：能源与动力工程（汽车发动机）。