混流式水轮机稳定运行的主要水力因素分析

1、混流式水轮机稳定运行的主要水力因素分析摘 要：随着科学技术的不断发展，水电事业也得到了很 大的进步，混流式水轮机在水电站的应用，其稳定性直接影 响着水电站的经济效益。随着混流式水轮机机组容量、尺寸 与转速越来越大，其内部结构也越来越复杂，混流式水轮机 的稳定性问题也日益突出。该文针对型号为hl100-lj-100 混流式水轮机稳定性在水力方面存在的问题进行分析，并提 出有效对策。关键词：混流式水轮机稳定性水电事业中图分类号：tk733. 1文献标识码：a文章编号： 1674-098x (2014) 01 (b) -0069-01稳定性问题是现代水轮机正常运行的重要指标之一，其 不稳定性现象是其

2、本身的固有特性。由于早期水轮机的容量 小，稳定性问题不是很明显。但随着科学技术的发展，大型 混流式水轮机的生产，在不同程度上存在着水力方面的不稳 定性问题也越来越明显，给电站造成很大的损失。因此，本 文通过对天台县龙溪水力发电站混流式水轮机的稳定性进 行研究，对提高混流式水轮机在水力方面的稳定性是十分重 要的1。1混流式水轮机稳定运行的水力因素1.1混流式水轮机处于低水头大流量运行工况混流式水轮机处于低水头大流量运行工况时，水轮机为 了满足容量的需求，其流量必然增大，使水轮机的叶片受到 水流的负冲角绕流，致使叶片头部受压力侧造成脱流现象， 使水流分离成片状涡串，通过水轮机的上冠、下环与叶片组

3、成的流道流出。在这种情况下，由于水轮机负冲角小，而水 轮机叶片将无法形成空化脱流现象，就算发生此种情况，对 水轮机也不会造成大的威胁，通常采用水轮机尾水管补气方 式，就可以产生明显的效果。1.2混流式水轮机处于高水头小开度运行工况混流式水轮机处于高水头小开度运行工况下，由于转轮 出口环量过大，容易造成水轮机在运行过程中出现局部真空 现象，造成水轮机周围出现复杂旋涡运动，随着旋涡振摆幅 度增大，导致水轮机发生低压力脉动，而旋涡由于受到水轮 机尾水管壁的作用，会形成一个上、下反复幅动的激振源， 使水轮机的上冠、下环与叶片组成的流道不断受到压力，破 坏水轮机的尾水管壁，使水轮机在运行中出现不稳与噪音

4、现 象，及不利于水轮机的正常运行2。1. 3设计时水轮机最大运行水头与额定水头比值过大根据hl100-lj-100混流式水轮机额定水头234.0 m可 以得出，当hl100-lj-100混流式水轮机的最大运行水头大 于或者等于273.0 m时，混流式水轮机处于不稳定区域运行 中，这是由于水轮机水头高于273. 0 m时，远离最优设计工 况，这时水轮机转轮进口水流冲角大，导叶开度小，造成水 轮机叶片头部形成局部真空或者侧脱流空化现象，而由于水 流受力不均匀，导致其流动不均，容易产生二次流动，增加 涡流的不稳定性，严重时会破坏水轮机的叶片头部。1. 4混流式水轮机处于负荷变化过大工况当混流式水轮机

5、处于负荷变化过大工况，水轮机水头向 高水头方向移动，水轮机叶片正面受到水流的冲击力的作 用，当水头冲击力大于设计水头的冲力1.1倍时，容易造成 水轮机叶片背面出现脱流现象，因此水轮机在水力方面的稳 定性主要取决于水轮机在高水头运行时的稳定状况。当水轮 机水头向低水头方向移动时，水轮机叶片正面所受的水流冲 击力小，在水流量大的区域内容易导致水轮机叶片正面进口 处形成较强的水轮机尾水管涡流与脱流空化涡流现象，在水 轮机额定输出功率控制范围外。水轮机水头向高水头方向移 动时，其叶片所受水流冲力主要是由于水轮机额定水头低于 水轮机水头，导致水轮机导叶开度变小，水轮机处于偏离最 优工况运行，发生水流与水

6、轮机叶片撞击现象。因此水轮机 处于高水头段容易发生不稳定运行现象3。2提高混流式水轮机稳定性措施混流式水轮机的稳定性问题会使水电站受到不同程度 的影响，导致水轮机无法正常运行，影响水电站的经济效益, 因此采取一定的措施，提高混流式水轮机运行的稳定性是非 常重要的。2. 1提高制造安装检修工艺水平所谓提高混流式水轮机的制造安装检修工艺，就是要求 混流式水轮机生产商尽可能的提高混流式水轮机的加工精 度，提高混流式水轮机的水平度、同心度等，还要提高水轮 机主要机械部件的强度，例如主轴、座环等。混流式水轮机 的检修则需要检修单位对水轮机在运行过程中存在的问题 及时进行维修，做到精修、细修，把握好水轮机

7、检修质量要 求。2. 2选择合理的运行方式作为hl100-lj-100混流式水轮机的管理者应当根据天 台县龙溪水力发电站的环境与hl100-lj-100混流式水轮机 运行数据，对水轮机的长期运行状态进行分析，确保水轮机 在稳定的工况下运行，并根据水电站的环境制定出合理的运 行方式，例如水轮机在平水期、检修期的运行方式等，保证 水轮机在各种情况下达到合理的运行方式。2. 3加强设备的整治和改造在混流式水轮机生产运行期间，生产运行单位应做好水 轮机设备的整治与改造工作，将水轮机存在的小问题的根源 扼杀在摇篮中，避免水轮机故障的扩大化。对于水轮机存在 的大一些的问题应积极主动地进行检修处理，对于处理

8、不了 的问题，应及时向上级管理部门、生产商、设计方进行沟通 协商，寻找解决方式，确保水轮机的整治与改造工作的合理 性，从而提高水轮机的运行稳定性，避免影响水电站的经济 效益。3结语混流式水轮机的稳定性问题直接影响着水电站的经济 效益，因此为了确保混流式水轮机的稳定运行，就必须从混 流式水轮机制造安装检修工艺水平、运行方式与设备的整治 和改造等方面进行全方位的提高，使混流式水轮机在安全的 运行规范标准下运行，进而提高水电站的经济效益5。参考文献1黄汉云，朱桂林混流式水轮机稳定运行的主要水 力因素浅析j.水电站机电技术,2010, 126 (5)： 115-117.2吴次光，青长庚混流式轮机电站运行稳定性与装 机容量选择的探讨c/大中型混流式水轮机运行稳定性专 辑，2009.3韦彩新，韩凤琴，孙建平大型混流式水轮机小负 荷工况振动研究j.中华理工大学学报，2009, 26