水轮发电机机组的空载和非空载运行时产生异常声响的因素.doc

水轮发电机机组的空载和非空载运行时产生异常声响的因素 【摘要】本文主要分析了水轮发电机机组在空载和 非空载运行的状态下，发怵异常声响的一些重要因素，并分 析了应该釆取何种的措施来避免水轮发电机机组发出异常 的声响，以期可以提高水轮发电机的运行稳定性。 【关键词】水轮发电机；空载；声响；因素 一、 前言 水轮发电机在运行了一段时间之后，容易在空载和非空 载运行的时候出现各种各样的异常声响，这意味着水轮发电 机需要进行检查和维修了，因此，必须要重视水轮发电机的 异常声响，并做好检查和维护工作。 二、 水轮机组的运行分析 1、水轮发电机机组运行方式 水轮发电机组的运行方式，按带负荷方式有并网运行、 单机运行两种基本方式，按调速器控制方式有自动运行、手 动运行两种方式。各种运行方式及其要点在下表巾简要列 出。 2、水轮发电机机组带负荷运行中应该注意的问题 并网运行是中小水轮发电机组的基本运行方式。并网运 行机组运行工况的改变，要通过控制设备的切换来进行，如 自动命P液压手动、发电令P调相等。运行方式的切换，应按 运行操作规程进行，以保持切换中机组稳定与安全。并网运 行机组的调速器永态转差系数bp值，要根据机组在系统中 的地位及担任负荷的性质来确定。中小机组并人大电网都担 任基荷，其调速器的bp值取8%。当系统的变化负荷可为调 频、调峰机组所承担，保持系统频率不变时，该bp=8%的机 组负荷维持不变。只有当系统负荷变化较大，引起系统稳定 频率有改变时，该机组的负荷才会有少许相应改变。如果并 在大电网的小机组误把bp调成很小值共至为零，则该机组 会在满载和零值之间发生功率摆动。只有系统的无差调频机 组，才允许bp值调整为零。 机组单机带孤立负荷运行，则孤立小系统的所有负荷都 由L台机组承担。这种情况下运行的机组，对其调速器、励 磁装置的自动调节功能将有较高要求。以保证既满足用户有 功负荷、无功负荷需求，又保证电能频率和电压的稳定。 三、水轮发电机机组空载和非空载产生异常声响的因素 分析 1、叶型和产生异常声响的关系 叶片扭角小，叶栅稠密度大的叶型，其空载运行稳定性 要好一些，贯流机的转轮叶片数量相对较少（一般都是机组 是4叶片或者5片），叶栅稠密度较小，客观上其空载运行 的稳定性较差，通俗解释就是由于浆叶比较稀疏，对水流的制约作用小，流经浆叶的水流流态不是完全均衡，随之产生 水力不平衡。从叶型上考虑，由于水力设计因素，流经浆叶 后的水流，形成周期性脉动紊流，该脉动紊流，既激振转轮 浆叶，又扫击转轮室边壁，产生机组的异常声响，这种连续 的脉动紊流通常称为“涡列”或“涡流”。这种“涡列”分 为： （一）叶型涡列：叶型涡列是水流流经叶片时发生脱流 而引起的涡列，水轮机在非设计工况下运行叶片的绕流条件 不良。此外，叶片出口边边界层从壁面分离，这两者导致转 轮出口处形成脱流旋涡，旋涡在弹性叶片后面以非对称的形 式上下交错地被释放到尾流中，即构成涡列。 叶型涡列，本身具有较大的水力能量，涡列中的水流质 是以高频的不规则状态进行运动，涡列中的水质体是一个 高能质团，一旦涡列的边界条件改变，就会以撞击的形式释 放固有能量，如遇到转轮室边壁，亦可能发出类似金属撞击 的声响。 （二）间隙涡列：根据实践运行表明，在叶片外缘与转 轮室之间的缝隙区域，其流态也是水轮机中最为不利的部位 之一中 之一 中（a）的A型间隙的断面形状不佳，在间隙进口 处，因水流突然收缩，压力急剧下降，引起进口部分的强烈 扰动及气蚀破坏。在间隙出口处，因水流突然扩散，引起脱 流旋涡。而且在旋涡未远离之前，直接作用于叶片出口边壁 和转轮室边壁，引起水力脉动和气蚀破坏。为防止贯流式水 轮机与转轮室间的间隙空蚀，设有抗空蚀边。 中（B）的B型间隙，也会产生很大的压力降。因其 流道出口为扩散形，在出口处也会产生脱流旋涡引起出口处 的水力脉动和气蚀。 中（C）的C型间隙形状有较佳的流态和间隙压力分 布，因进口有较大的半径的园弧，可以避免水流突然收缩引 起的压力急剧下降，而平直的出口间隙可使可使出口脱流旋 涡远离叶片边壁和转轮室边壁。 1贯流式浆叶端间隙形状和流态、压力分布示意 2、 气蚀与异常声响的关系 气蚀在形成的机理上是一种复杂的物理、化学现象，同 时与水的汽化压力和水中空气含量、水的表面张力等因素有 关。气蚀与异常声响之间不存在直接的因果关系，气蚀所造 成的破坏是微观量的破坏，气泡破裂撞击金属表面是随机性 的，因此所产生的声响也是无规则的。 3、 异常声响与发电机电磁场的关系 机组在试验过程中，发现一个特殊现象，当发电机做短 路试验，励磁电流达到一定值时、或机组并网后，异常声响 聚然消失。这说明电磁埸对机组的异常声响有着直接的关 系。水轮发电机组根据物理性能可分为四个系统： 水流系统;