摘要：在现代化日常生活中，往往离不开能源在我们生活中发挥作用。当前，随着人们的现代化环保意识逐渐提高，不少企业也建立了环保能源开发项目，特别是就电力企业而言，许多电力企业采用水能、太阳能等多样发电方式，节能效率进一步提高。但是，在当前水电厂水能和动力工程的设计中，仍出现了一些问题亟需解决。因此，本文从电厂水能和动力工程角度出发，对其存在的主要问题进行一定的探讨。
关键词：电厂水能；动力工程；问题分析
引言：
我们日常生活的众多方面都需要众多的资源来运营维持，而电能更是当前社会中的热点资源。目前，随着我国科技研究的不断提高，发电方式也越来越多样。但不同地区由于受到发电设备，以及地理因素等多方面影响，各地区的水力发电工程中往往会出现一些困难。而水力发电通常又需要丰富的水源和动力工程作为运行的基础，要想保障电厂的顺利运行，就需要深入了解水能和动力工程中存在的问题。
1 电厂水力发电的运营原理
一般来讲，发电机的发电都首先需要利用到水的重力，其利用自身势能转化为一定的动能作为能量，由此推进水轮机转动，当然，也有一些发电机在操作时，直接与水轮机相连，这样以来，能够直接发电。另外，水位的落差对水轮机的转速也有一定的影响，一般而言，落差越高，其所转换的电能也就越大，因此水轮机的转速也会渐趋变快。以下图1是全力发电的基本流程，该流程图较好的展示了发电过程中能量的组成：首先，需要处于上游的水将重力的势能转化为动能，由此才能作为水轮机转动动力，带水轮机转动后，点击才能在水轮机的引导下进行转动，动能再次转化为电能，这一过程中就完成了机械能到电能的转换结果。
图1 水力发电能量组成
2 电厂水能及动力工程存在的主要问题
2.1 一次调频的问题
水轮机的变化影响往往会受到并网运行机组的影响。而机组在工作过程中很容易受到外界重力的干涉而导致频率波动，并根据频率的大小做出相应的调整，以维护电网顺利工作。整个流程下来，就是电厂一次调频的过程。但是，不少电厂在一次调频的过程中都存在一定的问题。对于水轮机的变化通常要注意几个方面：调节级的中间部分以及末级，当第一部分阀门开启时，受阀门初开的影响，流量往往会突然增大，此负荷重量也会有所增长，一般这一期间对比焓降和调节级的数值变化，不难发现通常是焓降较大[1]。而相反水流量有所减少，那么对应的负荷量也会变小许多。除了第一阀门外，还要重视第二阀门的作用。如果在第一阀门开启而第二阀门闭合之际，一般调节级别普遍偏向于中间级，而在这一状况中，一些小的故障往往不会对调节级和焓降产生什么影响。但是当末级水流量增长时，前一级负荷量会变小，因此焓降值增长，相反，若水流减小，那么负荷量同理会有所增长，焓降值呈相反的趋势变化。水的流量变化还和喷管的调节作用有一定的联系：由于每一部分的阀门所渗入的水流量是不同的，所以部分调节级会根据调节阀数目变化而作出一定的改变。当运行机械压力承重过大时，节流调节很可能不如调节级直接作用好。当然，也有部分机组在工作时，水轮机引水室内温度受外界影响产生不同层次的波动，这也很可能对负荷结果有一定的干涉[2]。机组工作人员可以运用同步器进行相应的规整，因为同步器往往能在水轮机中对其工作系统特性有所调整。
2.2 发电系统组轴系存在的问题
受内外不可控因素的影响，在系统机组工作的过程中，其往往很可能出现不稳定的情况，较常见的情况就是旋转机械中也存在一定的这种现象。旋转机械不稳定一般表现为严重的振动故障，其多半是由转子系统的不对中问题引起的。转子不对中可能会对水电机械设备的使用安全性带来一定困扰。比如相关器械的承轴可能会摩擦受损、轴弯曲异形甚至是油膜震荡的现象。这些都有可能影响到水轮机部件的运行。另外，机组的正常工作是可以和系统故障并行的，所以，当其在正常运行的过程中，故障很有可能因为没有检测出来而愈发严重。但是，如果机组可以正常工作，通常是不受电力因素影响的，接下来可以通过对水头位置调整来检测，如果调整后故障没有发生变化，则多半表明其不是由水力结果造成的[3]。
还有值得注意的一点是，在出现故障期间应该对水利系统格外重视。比如，有的发电机组的导轴承分为上下两部分，在系统工作定时间后，同上机架一起的上导轴承的振荡情况会过于强烈，这一情况多半由工作人员检验后发现是螺钉出现问题，比如可能是先接口处断裂或是固定的地方产生炸裂现象。因此而在对故障进行解决时，就应该首先对发电机组内部的各个零件进行精密的检验，判断是否有螺丝或者是导轴承出现一定的质量问题。另外，除了对相应零件的质量要有所检验，还需要对运行进行模拟检验，判断其工作频率是否处于常态。当然，相应的检测技术层出不穷，例如振动试验、负荷试验等等，专业工作人员都可以由此来对故障原因进行检验。
2.3 极组和节流调节中其他工况中的问题
极组中的其他工况对整个工作系统的顺利运行也有一定的影响。例如，当前后级组与临界水平是落差较大时，此时水量和级组前后的负荷作用力下平方差平方根是正趋向[4]。而其他工况前，通常级组是处于临界水平的，所以此时水量与负荷是正趋势。另外，当水流量突然加大时，或是负荷量突然变大时，都有可能为使轴向推力突然变大。总之，变工况的变化往往会影响多方面的影响，涉及到多个趋势的变化。与级组相似的问题环节是节流调节级。其他工况还有可能对调节级也有一定的作用。当变工况有所变化时，调节级的温度也会产生一定的波动，但总体上波动的幅度基本保持平缓，对于调节级组的负荷力度也不会太大。当然，变工况在节能方面肯定会造成一定的损失的，所以，通常而言，电厂的工作级组级数是不会低于四级的，因为极组的数量越多，也就代表机组的数值越小，这样一来对于负荷量的作用也就较小。为了更好地应对变工况中可能出现的问题，需要尽可能的保证工况稳定性，同时也要对流域的面积有一定的控制力度，相应零件部位的工作频率也要有熟悉的了解，在受力情况不均时及时发现问题所在之处。
三、结束语
总之，电厂水能和动力工程运作涉及多个方面，任何一个环节出现问题，都有可能对最终的运行产生影响。为了保障电厂的正常运营，保证我们的日常生活质量，就需要对水能和动力工厂进行仔细的检验，找到其中存在的故障，及时处理其中存在的问题，提高最终的水电利用效率。
参考文献：
[1]罗虎.浅析在电厂水能及动力工程存在的主要问题[J].建筑工程技术与设计,2018,000(018):3293.
[2]谭剑波,何自立,王立青.白云峡水电站增效扩容水能复核及技改方案研究[J].水资源与水工程学报,2018(3):164-168.
[3]李想.热能与动力工程在电厂中的合理运用分析[J].中小企业管理与科技,2018,000(003):168-169.
[4]谷峥,王军,侯桂欣.水力发电厂直流系统故障分析与处理[J].山东工业技术,2019,000(007):210.