魏彩云 王承钺
南瑞集团有限公司,江苏 南京 211100
摘要：当今社会的发展与运行离不开各种能源的支持，而随着全世界人民对于节能环保意识的不断增强，有越来越多的生产企业开始研究能够进行能源保护与节约的工艺措施。而与能源关系最为密切的电力企业也开始在其生产中研究水力发电，风力发电，太阳能发电等众多新型发电方式。在当前电厂的日常生产中，其谁能及动力工程中是存在着一些制约整个电厂发展的问题的，文中对这些问题进行了深入探究，期望未来的电力研究者们能够围绕这些问题进行研究，帮助这些问题早日得到妥善处理，进而带动整个电力行业能够更好地发展。
关键词：电厂；电厂水能；动力工程；存在问题
引言
当前时代，人们的日常生活已经离不开电力能源，照明需要电能，生产需要电能，甚至于连日常的出行及吃饭也会需要用到电能。到目前为止，我国已经掌握的电能生产技术有火力发电，水力发电，风力发电，核能发电，太阳能发电等，但受到技术本身成熟度以及相关设备，环境等众多因素的制约，我国最为常用的发电方式还是火力以及水力发电。而在水力发电的过程中会涉及到大量的水能以及动力设备，作为维持水力发电厂运转的核心设备，其在运行过程中的稳定性对于电厂的电能生产以及效益有着极为重要的作用。但外界对这些设备运行稳定性的影响因素又有很多，因此需要采取合理的措施应对水力发电设备运转过程中可能出现的问题，帮助整个发电系统能够更加稳定。
一、水力发电的基本原理
当水流从高处坠落时会产生一定的重力势能，而将这种重力势能作为动能去推动与之关联的水轮机发生转动，就有了动能，而将发电机与水轮机相连，就有了电能的产生。根据水流所处的高度越高，其所产生的重力势能越大的原则可知整个水力发电系统中水位越高，最终可获得的电能也就会越多[1]。在整个水力发电的过程中其能量的转换是这样的：整个水流上游的水在向下降落的过程中产生的重力势能会在冲击水轮机的过程中转变为水流的动能，之后推动水轮机的转动又转变为水轮机的动能，再通过发电机将其转变为电能。
二、电厂水能及动力工程中存在的主要问题
（一）关于一次调频中的问题
电厂中并网运行的机组在运转进行发电的过程中会受到外界负荷的影响进而产生频率上的变化，这种频率上的变化又会影响到机组进而出现自动性的负荷的增减，这种智能化的调节是为了帮助维护着整个电网运行的平衡与稳定。而这一过程又被称之为一次调频。整个水力发电的过程中，水轮机所发生的变化会造成调节级，中间级以及最末级出现焓降变化。调节级：系统第一阀完全打开，增流增压，调节级数值小于焓降值，减流减压，调节级数值大于焓降值。中间级：工况发生改变，相关数值及焓降不会发生改变。最末级：增流，减压，焓降增加，减流，增压，焓降减小。
通过喷管调节的方式对整个体系的水流量进行调节要比通过节流方式对其进行调节的效果好一些，因为调节阀对于流量的控制是非常细致的，并且还可以通过调节阀数量的调整来帮助整个机组流量出现预期中的变化。当整个水力发电体系的工况发生改变时会引发水轮机中汽室温度的变化，而这种变化又会造成负荷对其适应能力变差。因此在面对这种问题时需要借助同步器的力量对整个机组进行调节。针对于各种不同型号的水轮机，同步器都有比较好的调节作用，是确保整个发电系统处于稳定状态的必备设备。
（二）机组轴系中可能存在的问题
水力发电系统的机组在运行发电过程中可能会因为外部环境的影响或者设备本身出现质量问题造成机组的运行变得不再稳定，以至于机组出现控制环强烈振动，上该板振动，下机架出现松动等问题。在遇到此类问题之后需要停止机组运行对其进行检查，可能会发现某个螺栓出现松动，或者导叶臂出现了错位，甚至于焊缝处可能已经出现了裂纹，检修人员需要根据具体问题表现形式对其进行维修处理。一般来说机组运行过程中出现部分结构的振动，其可能造成的原因有三个方面的，机械方面的原因，水力方面的原因，以及电气方面的原因，如果这种故障是偶发性的，且随着机组运行出现愈加严重的态势，则可以排除电气原因。通过水头高低调整检测之后发现故障仍在，并没有发生什么变化，则可以排除水力因素，至于机械方面的原因会有很多，需要更细致的检查去进一步确定。
当机组出现振动故障时，需要检修人员对其进行详细检测。举个例子：某水力发电厂的发电机组在工作一段时间之后出现了强烈的振动，该机组的结构中包含有上导轴承以及下导轴承，经过相关工作人员的仔细观察，发现上导轴承以及与之相连的机架的振动情况更严重一些，但在停机检查之后却发现是下部导轴承上的固定螺栓松动了。由此可见，在进行发电机组故障检测的过程中不能主观臆断，需要对机组的各个构成部件进行逐一检验，包含导轴承是否存在缺陷，机架是否出现松弛，所有的部件连接处是否正常等，甚至于定子，转子这些结构也是要检查的。除此之外在进行机组故障检测的过程中还可以通过相关的试验去分析故障产生的原因并对故障具体所在位置进行排查，这些故障分析实验包含了励磁电流试验，负荷试验等。
（三）极组变工况中存在的问题
在变工况运行过程中，若是其前后级组并没有达到临界状态，则各级组流量与前后级组之间的压力，这二者之间是存在着一定的数量关系的[2]。而当其前后级组全都都达到了临界状态，则级组流量仅仅与前级组压力存在数值关系，与后级组无关。而一般情况下，水轮机受到水流的冲击会使得其原本的轴向推力增大，除此之外造成其轴向推力增大的原因还有负荷突然增大，水轮机叶片上存在较严重水垢问题等，需要及时对相关问题进行解决，帮助水轮机的运转恢复平稳状态。
（四）节流调节中存在的问题
假设没有调节级，水轮机的第一级就相当是以一种全开的状态接受了上流的水流，如果是这种状况，那么出现工况的变化是，水轮机各级之间温度的变化幅度会保持在一个相对较小的范围内，对于不同大小负荷也会有较好的适应性。但变工况的存在会导致整个发电系统产生一定量的节流损失，在经济效益上对于电厂是比较不利的。故而综合考虑，节流调节的方式只适合用在容量比较小或者机组基本负荷较大的情况下。而机组级数越多，机组数值就会越小，临界压力也会较小[3]。一般来说为了确保电厂的电能生产足够顺利，工作机组的级数最好不要小于4级，同工况下各级组流量要相同，不同工况下，各级组流通面积要保持一致。通过这种方式来帮助相关的功率或者效率变化可以得到更好的控制，不同零部件的受力也能被更好地掌控。除此之外，还可以通过对水轮机工作状态的监控来确定其通流是否正常。
三、结束语
由以上文中的分析可知，电厂水能及动力工程中还是存在着不少问题的，总共可以将其分成四大类，包括一次调频，机组轴系，机组变工况，节流调节等模块中存在的问题，而这些问题的存在影响着相关发电设备的平稳运转，使得电能的生产及供应变得不够稳定。为了使得这些问题对整个电力生产的过程所造成的影响降至最低，相关工作人员需要做好对发电体系的监管，并按照检修标准对相关设备进行定期检修与维护，在力所能及的范围内帮助电厂运转更加高效有保障。
参考文献：
[1]王岭辉.浅析在电厂热能及动力工程存在的主要问题[J].商品与质量,2015,000(048):330.
[2]夏敏;.浅谈水电厂经济运行中存在的主要问题及对策[C]//2017年江西省电机工程学会年会论文集.0.
[3]张卫平.电厂热能及动力工程中存在的主要问题分析[J].山东工业技术,2014,000(022):146-146.