周洪斌

摘要：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)在日常的工作中會(huì)容易產(chǎn)生抬機(jī)的問(wèn)題，產(chǎn)生這種問(wèn)題背后的原因比較復(fù)雜，有外界水流環(huán)境的影響。同時(shí)，也有水輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的原因，同時(shí)制造水輪機(jī)所采用的材料不達(dá)標(biāo)就會(huì)就會(huì)在劇烈撞擊下，而受到損壞。因此當(dāng)發(fā)生抬機(jī)問(wèn)題時(shí)，就會(huì)影響水輪機(jī)的正常工作，水輪機(jī)維護(hù)人員要從抬機(jī)具體問(wèn)題的根本原因出發(fā)，尋找可以解決根本原因的措施，從而解決這種抬機(jī)問(wèn)題，文章從實(shí)證研究方面，對(duì)抬機(jī)的具體問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī);抬機(jī);原因

在軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊，設(shè)計(jì)原理比較復(fù)雜，水泵所產(chǎn)生的真空壓會(huì)導(dǎo)致抬機(jī)問(wèn)題的產(chǎn)生。當(dāng)抬機(jī)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，整個(gè)水輪機(jī)內(nèi)部的震動(dòng)就會(huì)使水輪機(jī)的密封出現(xiàn)撕裂，也會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)內(nèi)部的輪葉破損。水輪機(jī)產(chǎn)生抬機(jī)問(wèn)題時(shí)，機(jī)體內(nèi)部的反水錘會(huì)碰撞水輪機(jī)的輪葉，會(huì)損傷輪葉，進(jìn)而給發(fā)電站帶來(lái)一定的問(wèn)題，破損嚴(yán)重的話(huà)，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)水利發(fā)電站停運(yùn)，嚴(yán)重影響發(fā)電站的正常運(yùn)行和安全。

一、水輪機(jī)機(jī)組的概況

文章研究了長(zhǎng)江某水力發(fā)電站的水輪機(jī)運(yùn)行情況，作為本次實(shí)證研究的對(duì)象。水利發(fā)電站的發(fā)電機(jī)組每臺(tái)機(jī)組的容量是100MW，各個(gè)機(jī)組的總裝機(jī)容量是600 MW。機(jī)組都選用lh-700的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)來(lái)作為水電站發(fā)電機(jī)的核心。發(fā)電站可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)江河流中的洪峰，同時(shí)也可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)效率來(lái)平衡電網(wǎng)。在機(jī)組的運(yùn)行的十年內(nèi)，一共發(fā)生了20次抬機(jī)問(wèn)題，在每次發(fā)生抬機(jī)時(shí)都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)。多數(shù)抬機(jī)都會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)的葉片產(chǎn)生損傷，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的故障，工作人員發(fā)現(xiàn)抬機(jī)問(wèn)題時(shí)就會(huì)及時(shí)的關(guān)停水輪機(jī)，進(jìn)而保護(hù)整個(gè)設(shè)備的安全^[1]。

二、機(jī)組的運(yùn)行情況

（一）正常發(fā)電情況

當(dāng)水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)與整個(gè)電網(wǎng)連接時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)水輪機(jī)，開(kāi)始正常的發(fā)電，水力發(fā)電的基本原理是通過(guò)水的重力差，來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電的功能，水從高處流往地處流動(dòng)，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)能。水流會(huì)打擊水輪機(jī)的葉片，進(jìn)而促使輪葉開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸來(lái)產(chǎn)生電。

（二）停機(jī)的情況

當(dāng)關(guān)閉發(fā)電機(jī)組時(shí)，發(fā)電機(jī)組會(huì)由正常的發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)葉狀態(tài)，在逐步關(guān)閉全部發(fā)電機(jī)組。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，整個(gè)水輪機(jī)就完全實(shí)現(xiàn)停擺，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的停機(jī)。根據(jù)發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)圖紙，當(dāng)發(fā)電機(jī)導(dǎo)葉整體的開(kāi)度會(huì)從100%降至30%，這樣就會(huì)將水輪機(jī)的輪葉與導(dǎo)葉相分離，最后輪葉停止運(yùn)動(dòng)，就會(huì)將其開(kāi)度降至為0。當(dāng)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)完全停機(jī)后，水輪機(jī)的輪葉就會(huì)開(kāi)啟一定的角度，進(jìn)而可以為下一次開(kāi)機(jī)做好準(zhǔn)備工作^[2]。

（三）發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)作情況

當(dāng)發(fā)電機(jī)組從正常的發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)葉時(shí)，導(dǎo)葉的開(kāi)度會(huì)達(dá)到10%～12%，工作人員要維持發(fā)電機(jī)組的開(kāi)度水平，保持水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速處于一個(gè)恒定的狀態(tài)，逐步維持導(dǎo)葉穩(wěn)定運(yùn)行，最后實(shí)現(xiàn)機(jī)組的空載運(yùn)作。

三、開(kāi)機(jī)的原因

水輪機(jī)的輪葉有部分會(huì)與河流中的水保持緊密的聯(lián)系，水輪機(jī)的輪葉也有部分會(huì)與下游的水流保持聯(lián)系，整個(gè)輪機(jī)在正常工作時(shí)都會(huì)處于水體中。水輪機(jī)的周?chē)汲錆M(mǎn)水體后，發(fā)電機(jī)就會(huì)正常工作，不會(huì)產(chǎn)生抬機(jī)的問(wèn)題。由于水不能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮，當(dāng)導(dǎo)葉被關(guān)閉以后，水輪機(jī)上方的水體就會(huì)停留于頂蓋和輪葉之間，進(jìn)而導(dǎo)致部分輪葉上方失去水體。當(dāng)輪葉上方的水體不能夠被及時(shí)補(bǔ)充時(shí)，輪葉部分空間會(huì)處于真空狀態(tài)，由于內(nèi)外部氣壓差的作用，就會(huì)將輪葉壓上來(lái)，進(jìn)而產(chǎn)生抬機(jī)的問(wèn)題。處于正常工作的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換成導(dǎo)葉狀態(tài)時(shí)，工作人員需要關(guān)閉機(jī)組。在發(fā)電機(jī)組導(dǎo)葉的運(yùn)行過(guò)程中，迅速的關(guān)閉導(dǎo)葉，會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)內(nèi)部水流與上游的水體隔斷，而形成壓力差，就會(huì)致使輪葉被抬出。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的整個(gè)導(dǎo)葉被關(guān)閉時(shí)，發(fā)電機(jī)就會(huì)與電網(wǎng)斷開(kāi)，這時(shí)就會(huì)讓水輪機(jī)會(huì)喪失動(dòng)力。在慣性的作用下，水輪機(jī)還會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)將整個(gè)水輪機(jī)內(nèi)部的水流排除。整個(gè)水輪機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)之后，由于是輪機(jī)室會(huì)形成一個(gè)真空，外部的水流就會(huì)迅速回流，進(jìn)而形成一個(gè)反水錘，這個(gè)反水錘會(huì)打擊水輪機(jī)的輪葉，可能會(huì)造成輪葉的損傷。

四、防止抬機(jī)的措施

軸流轉(zhuǎn)槳式水泵中會(huì)形成一定的壓力差和流量，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速處于一定的狀態(tài)下，水泵的流量越大，整個(gè)泵體會(huì)產(chǎn)生較低的壓力。反過(guò)來(lái)可以看出，當(dāng)水泵內(nèi)部的流量很小時(shí)，整個(gè)泵體提供的壓力就會(huì)很小。這樣保持整個(gè)水泵水體流量恒定的情況下，提高水泵的輪葉轉(zhuǎn)速，就會(huì)增加內(nèi)部水流的壓力。當(dāng)降低水泵內(nèi)輪葉的轉(zhuǎn)速時(shí)，就會(huì)降低水泵內(nèi)部水壓。

將水輪機(jī)的水泵流量減小，可以降低水輪機(jī)的壓力，進(jìn)而將輪機(jī)內(nèi)部的水排出到外部，致使輪機(jī)室內(nèi)部形成一定的真空狀態(tài)，最后需要解除發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)之間的聯(lián)系，來(lái)關(guān)閉導(dǎo)葉。同時(shí)，在將水輪機(jī)的輪葉向反方向開(kāi)啟一段時(shí)間。

水利發(fā)電站的技術(shù)人員過(guò)去只要將導(dǎo)葉快速的關(guān)掉，就可以實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)中輪葉與導(dǎo)葉相脫離，以此會(huì)在水輪機(jī)輪室內(nèi)部形成一個(gè)真空，這個(gè)真空就是導(dǎo)致抬機(jī)的根本原因。在實(shí)際中，只需要將發(fā)電機(jī)組的導(dǎo)葉關(guān)閉，就可以實(shí)現(xiàn)降低水輪機(jī)抬機(jī)問(wèn)題的發(fā)生。在關(guān)閉導(dǎo)葉時(shí)，要解決輪機(jī)室內(nèi)部的排水問(wèn)題，進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉的順利脫離，這樣就會(huì)有效的避免機(jī)室內(nèi)部的真空，減少反水錘對(duì)輪葉的沖撞和打擊。

五、結(jié)束語(yǔ)

水利發(fā)電站要組織工作人員定期對(duì)水輪機(jī)的正常運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，通過(guò)調(diào)整個(gè)水輪機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)，來(lái)減少抬機(jī)的問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際抬機(jī)的具體原因來(lái)制定合理的對(duì)策，以有效地避免抬機(jī)問(wèn)題的產(chǎn)生，保證發(fā)電站的正常發(fā)電工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]任尚潔，劉思靚.大型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)槳葉操作機(jī)構(gòu)有限元聯(lián)合分析[J].華電技術(shù)，2019，41（01）：22-25+31.

[2]林家洋.軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)槳葉開(kāi)度測(cè)量技術(shù)研究及應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2019，45（02）：99-101.