广西桂水电力股份有限公司恭城发电分公司 广西桂林 542500
摘要：在水轮发电机运行的过程当中，经常产生不同类型的故障情况，造成严重的负面影响。所以，有关工作人员应该加大关注的力度，如果发生了水轮发电机运行故障以后，应该第一时间进行分析，制定出科学的解决措施。同时，运用合理的方式，提高对相关技术的利用率和水轮发电机运行的效率，保证水轮发电机运行的稳定性与安全性。本文通过说明水轮发电机的技术原理，同时制定出提高水轮发电机效率的方法，从而有效提升水轮发电机运行的效率。
关键词：水轮发电机；效率；提高方法
引言：一般来说，水轮发电机机组运行的过程当中可能出现振动的情况，一方面，致使部分零件产生弹性形变的现象，由此导致部件产生裂纹与断裂的问题。另一方面，发电机组部件间的相连部件容易发生松动的状况，减少了相应的使用年限，形成不良的影响。基于提升水轮发电机效率，延长不同部件使用寿命的目的，有关工作人员应该制定出科学的实施策略。鉴于此，系统思考和分析提高水轮发电机效率的方法显得尤为必要，拥有一定的研究意义与实践价值。
1 水轮发电机的技术原理说明
1.1 设计结构的分析
一般而言，水轮发电机中包含了定子、电刷组件等构成部分。从目前的情况来看，国内在发电机技术方面十分成熟，运用范围非常广泛。比如，常见的水轮与柴油发电机等设备。在这当中，水轮发电机设备的设计，主要以满足水利发电作为目的。进行运行的时候，借助水的作用形成一定的动力，达到发电的效果。在电流形成的过程当中，定子当中的转子将连续进行转动，电能则处于整流桥运用的过程中最终形成，当此设备运行的时候，可以形成电流。所以，如果发电机内出现某个构成零件的故障之后，必然影响到电能的输出[1]。
1.2 水轮发电机的技术原理说明
对于水轮发电机来说，其运行的过程当中主要将电磁力和感应定律作为重要的原理。一般来说，定子在水轮机设备中，转子则处在定子的内部中，受到水流的推动作用影响，促使水轮机得以运行，而电流的形成则由于受到切割磁力线转动所导致。同时，保证磁场的稳定性，合理利用定子线圈。不过当水轮发电机运行的时候，定子线圈属于故障率的高发部分。从当前的情况来看，构建水电站的时候，首先需要系统掌握水轮发电机的运行原理，方可以确保维护工作的高效性与质量。有关维护工作者可以明确工作的内容，不仅使相应的工作效率得以提高，而且保证了水轮发电站运行的稳定性和安全性[2]。
2 提高水轮发电机效率的方法
2.1 做好过流部件的维修管理工作
在水轮发电机运行的过程当中，水流会受到压力管喷嘴的射流影响，使得转轮发生旋转的现象。有关维护工作者应该仔细检查喷针开度、出水流量等情况，规避转轮由于射水线的偏移情况，导致丧失轴对称，形成相应的横向力，进而发生转轮振动。有关维护工作者则应该细致检查喷针、喷嘴、转轮等，有效规避受到水流射流线偏移因素，导致出现轴向串动的状况，造成水轮机发生断裂故障。与此同时，合理管控水流，有效利用水轮机间隙射流的作用，并且要求有关维修工作人员加大针对发电机组不同部件的检查力度，科学分析其中显现出来的缺陷和不足，同时制定出相应的解决措施。除此之外，水电站应该采用定期的形式，开展针对相关设备维修工作人员的专业技能培训活动，使其综合能力得到有效提升，以便应对一些突发性故障的解决，进一步减小由于相关设备故障所产生的经济损失，在此过程当中，可以将水轮机组的相关振动问题的解决当作重中之重，实现减小机组振动带给水电站正常发电的目的[3]。
检查和维修水电站水轮发电机机组的时候，有关维护工作人员需要以过流部件作为检查和维修的主要对象，通过调控喷针间隙的大小，使其更加均匀。通过改进喷针、喷嘴分布不够均匀的情况，能够使压力脉冲下降。修复转轮汽蚀补焊的时候，应该加大对射水中心线、粗糙度的管控力度，以便降低振动造成的不良影响。
2.2 科学制定出避震策略
以规避水轮发电机组振动情况发生作为目的，进行发电机组安装的过程当中，应该尽可能绕开不同机组产生振动与空蚀的区域。将兰洞电站当作例子，可以运用下述几个处理对策：第一，因为一级电站实现了灌溉和发电之间的有效融合，所以水头、流量的变幅很大属于其特征，坝后一共有两级电站，一级电站位于水库大坝后，装机1×320=320 kW，设计水头为25m；二级电站位于孔里村周围，装机3×3200 kW，设计水头431m。而电站的设计流量是118m3/s，河流长度为10km，原9号镇墩至厂房前33号镇墩之间是明钢管段，管长为950.1m，管内径是1.0m，壁厚14mm～20mm。在这当中，水轮机设备的单机出力是3200kW，规格型号为HLA551E-WJ-60水轮组，水轮发电机设备的单机出力是3200kW。规格型号为TSW173/85-10。由于冲击型机组不但水头较高，而且压力大，用水量较少，进行灌溉时产生高水头，由此可见，有关人员应该注重减小汽蚀，使振动下降。
2.3 加大针对轴承的维护与电站技术改造的力度
一般来说，因为推力轴承具有一定的不足，导致水轮发电机机组容易产生振动问题。如果机组内的推力头和轴间缺少严密性，便能导致机组轴产生改变，降低了运行稳定性，并且导轴瓦间隙存在不够均匀的情况，而轴承的润滑与冷却也不佳，均会导致机组发生横向振动的现象。以改善上述情况作为目的，有关维护工作人员应该加大检查相关部件的力度，并注意下述几个方面：其一，采用定期的形式，对水轮发电机机组的轴线对正状况加以检查，并且把主轴旋转中心线调到机组的中心线上面，假如进行检查的时候，及时发觉轴线和机组的中心线产生的偏差很大的情况，将带给机组稳定性严重的不良影响，所以，要求有关维护工作人员加以科学维护；其二，有关维护工作人员科学调控推力瓦受力的时候，应该把转轮位于转轮室的中心，并且确保不同推力瓦的受力是均匀的，以便保证水轮发电机组的稳定；其三，有关维护工作人员进行轴承间隙值调控的时候，应该使电机轴、集电环以及导轴承轴颈均满足相关规定，进行维修的时候，则应该做好轴承的检查工作，如果发现问题之后，应该马上加以科学处理，规避受到推力轴和导轴承的缺陷影响，导致出现机组振动增加的情况。
通过以兰洞电站作为主要研究的例子，在此设计的过程当中，应该结合当前电站运行的状况以及近些年来水库采用的运行方式，科学实施电站的技术改造。具体的改造主要内容则包含了下述几个方面：（1）水工部分会进行二级站（兰洞水电站）首段压力管的更换；（2）机电部分会进行一级站（坝后水电站）、二级站（兰洞水电站）相关机组部分设备与电气设备的更换，（3）金属结构的部分则需要对桑源、坪冲引洪渠控制闸门以及二级站首段钢压力管等进行更换。
与此同时，兰洞一级电站现有装机容量是1×320 kW，二级电站现有装机容量是3×9600 kW，根据此次进行的改造电能复核计算与历年电站发电量的状况，从中不难看出，电站的装机容量和来水量、水头是比较合适的，不用再进行装机容量的扩大，因此，此次设计的装机容量依然维持原有电站的装机容量。经过工程改造之后，其中一级电站的设计水头为25m，多年平均发电量是136.4万kW.h；而二级电站的设计水头为431m，多年平均发电量则是3767.7万kW.h。
结论：从此次论文的阐述与分析当中，不难看出，系统分析与思考提高水轮发电机效率的方法显得尤为必要，具有一定的研究意义和实施价值。本文通过说明水轮发电机的技术原理，同时制定出提高水轮发电机效率的方法：做好过流部件的维修管理工作、科学制定出避震策略、加大针对轴承的维护与电站技术改造的力度。希望此次研究与分析的内容和结果，能够得到有关水轮发电机运行管理工作人员的关注与重视，并且从中获取到相应的借鉴和帮助，以便增强水轮发电机运行的效果，进而推动我国水电站的不断发展与进步。
参考文献：
[1]周云龙.解析如何提高水轮发电机效率[J].电子世界，2019，100（116）：198-199.
[2]郭俊鑫.关于提高水轮发电机组AGC调节性能方法的浅析[J].水电站机电技术，2019，140（187）：142-143.
[3]劳西岑.更换新型轴承瓦可提高水轮发电机组的发电效率[J].农村电气化，2019，160（109）：155-159.