水电站机组安全运行稳定性研究

水电站机组安全运行稳定性研究

孙文艳

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 四川省成都市 610072

摘要：近年来，我国的水电工程建设的发展迅速，机械设备是保证水电站正常运行的基础，在日常管理工作中，相关工作人员应做好设备的维修与保养工作，提高设备故障检修能力与水平，及时发现设备问题，提出具有针对性的解决措施，消除设备的安全隐患，防止安全事故发生，提升水电站的经济效益。

关键词：水电站；机组安全运行；稳定性研究

引言

水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。抽水蓄能作为水电的重要组成部分，对于保障电力供应、确保电网安全、促进新能源消纳、推动构建清洁低碳安全高效的能源体系、更好服务“碳达峰”“碳中和”战略具有十分重要的意义。自20世纪90年代初以来，随着改革开放的深入，国民经济快速发展，常规水电站及抽水蓄能电站建设也进入了快速发展期。现如今，水电与抽水蓄能技术已经可以有效地解决电网系统的负荷发展平衡和清洁能源利用效率问题，对中国电力系统的高效稳定运行起着重要作用。

1重要性

常规水电站及抽水蓄能电站机组的安全稳定运行一直是人们重点关注的问题。要想水电在电网中更加充分地发挥作用，电站自身必须具有较高的稳定性和可靠性。然而，水轮机在实际运行时流态十分复杂，流动结构表现为非定常和三维空间内的湍流，所以很难长时间运行在设计工况附近。在非设计工况下，卡门涡、叶道涡和尾水管涡带均会导致水轮机内产生压力脉动，影响机组的疲劳寿命，带来机组振动加剧，噪声异常等危害。对于抽水蓄能机组而言，由于调峰调频的需要，机组更易运行在非设计工况下，因此无论是常规水电站还是抽水蓄能电站，对偏离运行工况下机组的内部流动特性以及偏离运行工况下引发的压力脉动特性研究都十分重要。抽水蓄能机组具有发电运行、发电调相、抽水运行、抽水调相、背靠背启动等超过10种运行方式。运行方式多，工况转换频繁、复杂，因此，相比于一般的水电站，抽水蓄能机组的推力轴承因高温而导致油膜失效，发生烧瓦事故的隐患更大。此时，对推力轴承油膜工作运行特性的研究对抽蓄机组的安全稳定运行具有重要意义。为了进一步推进中国水电站机组的安全稳定运行，课题组对多个抽水蓄能电站和常规水电站进行了调研，结合现场测量数据，对不同导叶开度下的机组内部流动特性、偏离运行工况引发的压力脉动和尾水流动特性、抽水蓄能电站机组启动过程中油膜的力学特性、特性曲线以及转轮选型对抽水蓄能电站过渡过程的影响都进行了详细的研究和分析，并总结成相关学术成果，以期在抽水蓄能电站建设、机组加工制造、运行工况选择等工作中提供一定的借鉴和支撑。

2水电站设备常见故障检修技术要点

2.1稳定性故障检修

为保证水电站设备故障检修的稳定性能，首先应提高设备运行的监测能力，并不断提升水电站机械设备故障检修技术的水平。在加强技术检测能力的基础上，对设备进行全方位、多角度的故障检修。设备在检修时，应提高对数据分析的重视程度，利用变转速实验采集不同设备的相关数据，进一步提高设备的稳定性。对设备进行故障检测，能够及时解决故障与问题，延长设备的使用寿命。为有效提升水电站运行设备的使用效率，应在检修完成后及时做好复检与调试工作。通过实践得出，现阶段的水电站设备稳定性的故障检测技术即为对变速实验的有效利用。因而，在实际的操作中，应做好故障类型的判断，进而提高设备的稳定性。

2.2水轮机密封故障检修技术

水轮机是水电站运行中的关键设备。若水轮机发生故障，水电站无法正常运行。为使其能够安全稳定地运行，水轮机的密封故障检修在水电站机械设备检修中具有重要意义。水轮机密封故障的有效解决，为水能转化效率提供支持与动力，有助于提升水电设备的使用效率。因而，故障检修人员应重视水轮机技术的应用效果，在保证水轮机高质量运转的前提下，做好水轮机密封故障检修工作。现阶段，水轮机常使用的故障处理方式即为密封技术，该技术的使用在提升水电站设备自动化控制中具有积极作用。

3存在问题及建议对策

由于该系统目前应用不多或已应用电站对其重视度不够，许多问题尚待探索，但随着该系统的应用，不可避免地暴露出更多问题，这就要求不断地更正改进。在加强机组实时状态监测的同时，要时刻注意提高机组自动化元件的可靠程度，不断地改革创新、优化升级，不断地提高故障处理效率并提供更加准确真实、科学合理的数据信息，使该系统更加可靠，有利于推广应用。目前存在的主要问题还是在故障监测与分析系统的智能诊断方法上，由于诊断方法涉及交叉的多学科相关专业，综合了水力、电气、机械、计算机、人工智能、数学等多个学科的知识，导致诊断方法理论还不够完善、不够智能灵活。以后应注意培养综合性交叉学科人才，才能使诊断方法更加完善，才能早日实现无人值班、少人值守的目标。经济的发展使得水电站的先进机械设备也随之增加，为保证设备的安全有效运行，相关工作人员在加大检修力度的同时，更应重视专业技术人才的培养。通过积极引进先进的人才，提高设备的使用效率同时，提升技术人员的专业水平。在水电站设备的传统故障维修检测中，多依靠厂商对设备进行维护与保养。但厂商的维护与检修存在一定的弊端，即在设备的购买期限内厂商能够及时对相关设备进行检修和维护，一旦过了保修期，则容易出现设备检修维护不及时的情况。极易出现检修成本高、匹配零件少、检修时间长等问题，设备检修的不及时对水电站的正常运行产生不利影响。甚至部分水电站在检修费用过高的情况下，不得不提前报废设备，形成了恶性循环，造成了资源、财力的浪费。由于资源得不到合理地配置，水电站的发展也受到一定的阻碍。因此，水电站的管理人员应重视培养专业的技术检修人员，增强检修人员对机械设备的了解和掌握程度。技术检修人员应及时与厂家沟通，对需重新配置的零件设备提前联系厂家加强检修，积极参加厂家的技术培训。树立正确的责任意识，充分发挥检修技术人员的工作热情与积极性，提高自身专业素质与技能水平。

结语

水电站机组的故障监测和分析系统是逐步实现状态检修的重要支撑，对水电站的安全生产具有重要意义，但开展该系统涉及多学科知识的交叉应用和密切配合。需要具备技术理论的研究人员与实际生产运行中拥有丰富经验的专家们共同努力，才能付诸实施。如果水电站能科学地应用水轮机组故障监测与分析系统，除了能带来巨大的经济效益外，还会大大加快水电站自动化程度，这也符合未来智能化发展的方向和趋势。根据国家能源局发布的水电发展规划，今后中国的常规水电站建设将稳步增长，大型电站的机组单机容量将向巨型化发展。同时，由于电网调峰、调频、调相的需要，抽水蓄能电站也将经历长足发展，不断提升装机规模。在未来，水电不仅会产生巨大的经济效益和社会效益，它所产生的环境效益也将更加凸显，为决胜全面建成小康社会做出更大贡献。

参考文献

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