（新疆新能发展有限责任公司托海水力发电厂 新疆伊宁 835000）
摘要：近年来随着全球能源危机和环境恶化问题的日益加剧，我国正在进行能源结构调整，大力开发水能、风能、太阳能等清洁型可再生资源。对于水力资源来说，目前对低水头水力资源的开发技术已经趋于成熟，并不断向高水头、大容量和大尺寸的方向发展。当前水轮机因为具有低水头、流量大、投资少、效率高等优点而被广泛应用。但是在实际应用过程中，容易出现出力受阻而无法满足额定出力要求的问题。
关键词：水轮发电机组；机械效率；
快速向前迈进的世界经济为世界范围内的人们提供了越来越多的精神与物质的享受，但是在这些享受的背后，我们不能忽视经济的发展对于各种能源的巨大消耗与需求。调查资料显示，全球的不可再生资源例如石油等，将会在未来的时间里长期严重匮乏甚至枯竭。与此同时，这些能源在消耗过程中产生的CO2等也使我们的环境变得越来越差。在这种情况下，水电吸引了越来越多关注的目光，而水轮发电机在水电站的正常生产中扮演着不可或缺的角色，它的效率也直接影响着水电站的生产效率。
一、水轮发电机的常见故障
通常情况下，水轮发电机会出现三大故障，即①水轮机出现甩油情况，大部分的水电站工作人员都没有对水轮机甩油提起足够的重视，以至于最终由于问题的长期不断积累而造成发电机定子线圈的外层发生了漏油的后果，进一步造成了通风孔被严重堵塞；②机器温度长时间处于过高状态，使得机器受到的损坏越来越严重，有时也会使得冷却装置水损耗，从而出现整个发电机无法正常运行；③发电机并网。人们为了提高水轮机发电效率较常采用的方法有三种，第一尽量使用优质发电机，第二加大检修力度，第三提高工作人员的整体素质。事实证明上述三种方法在提高水轮发电机效率中确实发挥着一定的作用，但是它们仍然不能很大程度上提高水轮机的发电效率。因此，我们需要一种更加有效的方法来达到提高水轮机发电效率的目的。很大一部分的人都认为轴承瓦对于发电机组效率的高低没有影响，但是当换上弹性金属塑料瓦后的结果却是非常积极的。
二、水轮发电机组机械效率问题
1.拦污栅被杂物堵塞。水轮机的拦污栅与传统引水式高水头电站的设计不同，其具有跨度更大且高度更高的进水口拦污栅，正因如此，拦污栅具有较大的主梁截面和较多的主梁数量。由于机组通常建设在江河的中下游，较多的主梁数在水流经过时会造成一部分的水头损失，但是其最主要的问题还是水中的杂物被拦污栅拦截时会对拦污栅的栅孔产生堵塞，从而减少其过水面积，增加水头损失。尤其在丰水期内，由于水流量较大，水中的杂物较多，拦污栅被堵塞的问题更为严重，如果清理不及时，很容易导致拦污栅前后存在几十厘米甚至几米的水位差，大大降低水轮机组的出力，并会使机组出现振动问题。
2.水轮机水头参数的设计问题。水轮机的出力与水头参数具有直接的关系，其具有低水头大流量的径流式结构，所以在对其额定水头参数设计时不宜采用加权平均的方法进行选择，而是应该采用概率统计的计算方法，不仅需要满足发电水头和发电流量同时出现的要求，还要考虑水电站下游水位和流量的关系，如果额定水头设计偏高，加之装机规模较大，容易引起机组出力不足的问题。
3.尾水位变化的问题。水轮机水头还与下游水位—流量关系曲线有关，并容易受到下游尾水位变化的影响。
在水电站建设的过程中，如果存在没有严格按照设计图纸、规程规范要求进行施工的情况，会导致工程高度的控制以及下游疏浚没有达到设计要求，从而影响水电站的建设质量，甚至存在下游围堰拆除不彻底以及尾水渠左岸挡水墙的临时码头没有清理干净而阻碍下游流道的畅通，造成尾水位超过规定的0.3m 的高度，而降低机组水头，影响机组出力的问题。此外，机组经过长时间的泄洪运行之后，容易出现下游河床砂砾石堆积的问题，也会造成河床被抬高，从而提高尾水位，降低机组水头和出力。
三、应对措施
1.对机组参数进行科学设计。对水轮机组的额定水头设计时，应严格按照水头与流量相互适应的原则进行确定，而且在设计过程中应充分考虑流道中水头的损失以及局部水头损失的情况，在计算时留出至少不低于0.5m 的设计裕量；为提高水轮机的水力效率，需要对流道进行优化设计，并尽可能提高尾水管的动能回收率；为了增加流量和出力，在对水轮机转轮叶片进行设计时，适当增大叶片的出口角；最后还应对拦污栅的结构进行优化和改进，如采用导流板式或旋转式的拦污栅，来对水流的流态进行改善，并尽量减小水头损失，提高拦污栅的过流净面积。
2.提高水轮机的制造与安装质量。在制造导水机构、转轮叶片、导叶内外环时，应采用精度较高的数控加工工艺，以确保这些过流部件的运行效率和表面质量符合设计要求，并在满足要求的基础上尽量减少制造误差，而且在对焊接结构进行加工时，采用自动焊接等新工艺可避免出现环形焊接构件出现变形的问题；在安装过流部件时，不仅要严格执行安装规程和进行质量控制，还要采取相应的技术措施对导叶与轮叶的断面间隙、导（桨）叶的开口均匀性、转角同步性等进行精确控制，并在装配过程中对上述参数进行检验，确保产品性能。
3.正确对待模型水轮机的效率。不必过高追求模型水轮机的最高效率。效率高当然好；但是容易造成厂家为了效率而过分减薄叶片厚度而造成其刚强度不足，否则易形成叶片裂纹等故障。而且，最高效率点不一定落在水轮机运行区内，大多落在运行区外，对于低水头电站很常见。当然也应有一定要求，这个指标代表了一个水轮机厂的研发水平，太低了也不合适，但不必过分追求高指标。水轮机额定工况点效率一般不作规定。因为规定了额定工况点效率就基本上决定了转轮直径，而转轮直径应由制造厂根据转轮模型试验成果来加以决定，并要基本上满足标书附图上流道的尺寸要求，尤其不能规定太高；否则厂家就会以加大转轮直径来满足额定点效率要求，就会造成发电机额定转速下降，增加了发电机重量与投资；而且也会延长了流道长度，增加土建投资，而运行在满负荷或大负荷区则效率稍高一点；若运行在小负荷区则远离最优工况点太多，效率下降较多，甚至影响水轮机稳定运行性能。所以，一般由厂家试算多年加权效率之后，才最后决转轮直径，才能给出额定工况点效率。
4.水轮机安装高程应在水轮机所有参数确定后重新校核。虽然水轮机安装高程在招标时已经基本确定，但是，在招标后特别是水轮机模型验收后，如果机组参数有所变化，应重新核算水轮轮安装高程是否合适。将水轮机叶片或转轮室造成空蚀，这种现象在有些电站己经发生。另外，要严格控叶片质量，防止质量缺陷造成叶片空蚀甚至裂纹，这在有些电站亦曾发生，切不可因为贯流式水轮机一般空蚀比较轻微而忽视。
目前，人们的生活质量在逐渐提高的同时，也向各种能源的需求量提出了更高的要求。现今，水电凭借着其零污染与可再生的两大优点逐渐扩大其自身的应用领域，同时也吸引了越来越多的人的关注。然而目前人们最关心的问题依然是在水电运作水平逐渐提高的环境下，增加水电站的生产量，而其中最关键的还是怎样才能提高水电站水轮发电机的效率。
参考文献：
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[3]赵克俭.电站水轮机效率试验技术报告，大电机技术.2017，2，（28）.