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摘要：水电在我国发电事业中具有重要的地位和作用，而水力发电机组则是电力系统中的核心设备，水力发电机组的安全稳定运行直接影响着整个电网运行的安全稳定性。基于此，本文就电气、机械、水力三个方面分析水力发电机组运行过程中存在的问题，并针对性提出一些预防措施，旨在保证水力发电机组的安全稳定运行。
关键词：水力发电机组；运行问题；预防措施
随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，电力需求也呈现日益增长的趋势，这一定程度上造成水力发电机组的运行压力增加，同时也使得运行环境越来越复杂，在这样的情况下，人们也更加关注水力发电机组的安全稳定运行。主要是因为水力发电机组的安全稳定运行，与其范围内的电力系统安全稳定运行有着密切的联系，如果不能够保证水力发电机组的安全稳定运行，就影响电力系统的正常运行，甚至还会造成非常严重的损失。因此，为了确保水力发电机组的安全稳定运行，对其运行过程中常见的问题、影响及危害进行分析有效必要，并在此基础上总结具体的运行方法，从而保证水力发电机组的安全稳定运行。
1、水电机组在电气方面存在的运行问题及预防措施
1.1气隙不均匀现象
在水力发电机组运行过程中，常常会发生气隙不均匀的现象，主要分为静态气隙不均匀和动态气隙不均匀。首先，导致静态气隙不均匀现象发生的原因有许多，比如转子不同、不同心等。对于静态气隙不均匀现象的判断，如果在最小气隙位置相对固定的情况下气隙不均匀，这判定为静态气隙不均，同时无法保持气隙磁场的均匀，而且定、转子会产生一定的磁拉力，这样还会引起电机组剧烈振动。而动态气隙不均匀的判断，则是在转子运行过程中出现松动或者其他原因使得气隙运作过程中不能够达到均匀状态。在动态气隙不均匀的情况下，最小气隙位置一般不会固定，而是属于变化的状态。与静态气隙不均匀造成的影响和危害一样，动态气隙不均匀也使得电机组强烈振动，进而影响整个水电机组的安全稳定运行。
预针对静态气隙不均匀的现象，主要采取的预防措施有：定期对转子圆度进行准确的测量，并在磁极和磁轭之间使用垫片来调整；提高上机架径向支持的刚度；确保动平衡准确度；对机组的制造和安装过程严格控制，保证其制造和安装的准确度。而对于动态气隙不均匀的问题，主要采取的预防措施有：加强水电机组设计、制造及安装施工全过程的控制；避免转子磁极运行过程中出现松动，防止气隙不均匀问题的发生。
1.2分数槽次谐波现象
在水电机组运行过程中，分数槽次谐波也是在电气方面常见存在的运行问题之一。在分数槽绕组中，磁势不仅有主波，而且还有次谐波，这样次谐波就会与主极磁场相互作用反应从而产生行波，最后使得发电机组出现振动问题，而且具体不同的振动频率。产生次谐波振动的原因主要是振动频率与定子机座的固有频率相近，进而引起铁心振动。
针对分数槽次谐波问题，采取的预防措施有：先对含有分数槽绕的电机组进行次谐波的预测分析，在此基础上对可能引发的机组振动和噪音进行确定，然后制定相应处理方案；优化处理定子接线，这样可以降低次谐波量级。
2、水电机组在机械方面存在的运行问题及预防措施
2.1轴线不正、对中不良
轴线不正、对中不良是水电机组在机械方面存在的的运行问题之一，常常表现为这几个方面：上端轴和转子的中心体、机组轴线和转子中心体不能够达到同心；发电机和水轮机的轴线并未处在同一个直线上；机组转轴存在偏心或者完全情况；定子和转子不能够实现同心等等。
针对轴线不正、水中不良的问题，主要是与生产制造及安装施工质量有关，因此要想预防和解决这一问题的发生，需要加强生产制造及安装施工的质量控制。
2.2无法保持转动部分质量平衡
在水电机组运行过程中，往往还会由于无法保持转动部分的质量平衡，而使得机组出现振动，主要表现为静态和动态两种形式。其中动态指的是机组待运行至一定时间后，会由于机组振动问题使得零部件出现松动或错位，这样就无法保证旋转质量的平衡。比如，由于磁轭紧量相对比较小，一旦机组运行过程中出现径向外衣，就会难以保持质量平衡。
另外在机组转速过高且转子长度较大的情况下，也会产生不平衡力偶。
针对转动部分质量不平衡的问题，采取的预防措施有：应当严格按照实际要求进行生产制造，同时也要保证安装施工的质量；合理应用相关的技术措施，避免磁轭运行是出现外移的情况；充分利用现代检测装置及技术进行平衡分析试验，然后在试验基础上解决质量无法平衡的问题。
2.3支撑、轴系的刚度不强
支撑、轴系刚度不强所带来的影响表现为：在支撑部分刚度较小的情况下，一旦受到外力作用就会容易发生变形，而且变形程度较为严重；在动态刚度较小的情况下，一旦受到力矩的持续作用，就会引起一定程度的振动。可见支撑、轴系刚度不强会带来较大的安全隐患，所以要足够注重这一问题。
针对支撑、轴系刚度不强的问题，主要采取的预防措施为：要加强机组支撑及轴系的设计，在设计过程中要充分考虑其刚度的增加，确保机组运行的安全性和稳定性，不得为了降低成本而随意降低安全储备。
2.4补气系统设计问题
补气系统设计问题所带来的影响主要表现在水斗式机组上，当水斗式机组转轮周围空气脱空时，就会的转轮室进入真空状态，这样尾水就会倒流，对水斗工作造成影响，进而引发机组产生振动。
对于补气系统设计问题，采取的预防措施为：增设一定数量的补气孔在喷管两侧或者机壳内侧，这样能够顺利补入大气，避免转轮室进入到真空状态。
3、水电机组在水力方面存在的运行问题及预防措施
3.1尾水管涡带
尾水管涡带是水电机组在水力方面存在的运行问题之一，当机组实际运行与最优工况存在偏差时，就会出现这一现象。通常情况下，尾水管涡带的运行工况范围较大，能够在水头下40％最佳流量到80％左右都有很大的几率会发生。同时如果是流量相对的的情况下，还会出现不利的反向涡带现象，这样就会使得管中产生水压脉动，进而对机组造成不同程度的振动，并发出异常的声音，在严重的情况下，还会出现共振现象。
针对这一问题，主要采取的措施有：如果是混流式转轮，应当采用负倾角翼，并且对其进行优化处理；如果是机组水头较高，则可以采用带有副叶片的机组转轮；对涡带运行区进行自然补气，必要情况下需要强制性补气。
3.2卡门涡
卡门涡指的是流体在经过物体周围时，在尾流两侧会出现对称式的涡旋。水流在经过叶片周围时，必定会出现卡门涡，如果形成的卡门涡尺度适用且能够吸附一定空气，则判断其属于可见涡，反之则属于不可见涡。无论是可见涡还是不可见涡，如果与机组部件固有频率的相差较小，就会引起共振，这样就会对绕流部件造成损坏，还会产生强烈的噪声。
针对这一问题，所采取的预防措施为：将叶片厚度适当减薄来提高涡频率，这样能够间接避免共振发生，也可以将涡频率与绕流部件固有频率绕开；由于脱流部件的脱流点具体位置及边界厚度难以计算，而且不同的叶片出水点的速度不同，所以难以预测出涡频率，需要在实际工作中加以重视。
3.3压力脉动
压力脉动表现为小开度区与机组最优工况存在较远的偏离，此时流道内就会出现复杂且剧烈的失稳现象，比如漩涡、脱流、空化等，进而不断增大压力脉动，频谱构成越来越复杂，最终形成一定的高频动应力，并破坏部件。
针对这一问题，如果是混流式机组，应当避开在小开度区运行，这样即使压力脉动小于涡带时也能够有效现状；而如果是转浆式和贯通式机组，那么就需要根据实际情况来进行合理化限制。
参考文献
[1]庞敏.水轮发电机组常见故障及处理措施分析[J].中国新技术新产品,2019(23):40-41.
[2]王承.水力发电机组故障预测以及维护探讨[J].低碳世界,2019,9(04):88-89.
[3]丘冬芳.关于水力发电机组运行稳定性监测与故障探究[J].科技与创新,2017(13):107+111.