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电厂水能及动力工程存在的主要问题研究

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张日飞

[导读] 摘要：改善水电厂的运行和管理是创新和维护水电厂的运行和维护的重要方法之一，越来越多的运行和维护方法创新可以改善水电厂的运行机制并发展水电厂，快速可靠操作方法的创新是操作人员操作技能提高的体现，也是水电厂发展的要求。

        广西润宏水利水电勘测设计有限公司广西 530001
        摘要：改善水电厂的运行和管理是创新和维护水电厂的运行和维护的重要方法之一，越来越多的运行和维护方法创新可以改善水电厂的运行机制并发展水电厂，快速可靠操作方法的创新是操作人员操作技能提高的体现，也是水电厂发展的要求。其中以水电和动力工程为代表，并已运用于电厂有效缓解了资源短缺的问题。本文根据对水利和电力工程的理解，分析了水利和电力工程创新的重要性并提出一些创新措施，供行业参考。
        关键词：电厂；水能；动力工程；问题研究
        引言：在社会经济快速发展的背景下，各行各业对能源的需求持续增长，人的日常生活离不开电能。照明需要电能，生产需要电能，还有人们日常出行和吃饭都需要电能。这加剧了有限的资源与人类需求的扩大之间的矛盾。另外，由于科学技术水平的限制，能源生产和加工的生产效率和利用率低下，严重污染了人们的生活环境。因此为了满足生产和人类的需求，如何创新现有的能源非常重要，尤其是如何创新电厂的水电工程已经成为社会普遍关注的问题。迄今为止，我国已获得的发电技术包括火力发电、水力发电、风力发电、核能发电和太阳能发电。但技术本身涉及的设备及环境和许多其他因素，在我国最常用的发电方式仍然是火力发电和水力发电。水力发电过程涉及许多电厂和电力设备，并且作为维持电厂运行的关键设施，运行期间的稳定性在发电和水力发电中起着非常重要的作用。由于有许多因素从外部影响这些设备的运行稳定性，因此需要采取合理的措施来解决在水力发电设备的运行过程中可能出现的问题，以保障整个电力系统能更具稳定性。
        1水力发电的基本原理
        当水从高处下落时，产生一定量的重力势能，并且当使用该重力势能作为动能旋转和旋转涡轮时产生动能，当连接到涡轮机时会产生电能，根据水流高度越高产生的重力势能越大的原理，可以看出整个水力发电系统的水位越高可以获得的电能就越多。水力发电的能量转换如下：在水下降期间，由整个水流上游的水产生的重力势能在水的影响期间转换为水流的动能，水轮机的旋转再次加速并转换为水轮机的动能，然后由发电机将其转换为电能。
        2水能动力工程概论
        水电工程是指将水能转换为动能，可以帮助及时分析水电工程中的问题并制定适当的解决方案。实际上电厂水能及动力工程不仅提高了电厂的生产质量和效率，而且有效地解决了传统电厂发电过程中存在的环境污染问题。从实际应用的角度来看，由于节能环保水电工程的生态和经济价值，应用范围相对较广。从未来的发展趋势来看，水电工程可以与先进的科学技术相结合应用于更多领域，充分发挥自身的经济和社会价值。
        3水力发电机组的常见问题
        3.1关于调频问题
        发电厂的并网运行的机组在发电操作期间会受到外部负载的影响导致频率变化，从而影响该机组并导致负载自动增加和减少。智能化调节是为了帮助整个电网运行的平衡性和稳定性。这个过程称为调频。在整个水力发电过程中，涡轮机的变化会导致调节，中间和最终阶段的焓降变化。
        因为控制阀非常适合流量控制并且可以调节调节阀的数量，所以最好通过喷嘴调节而不是通过节流来调节整个系统中的水流量，确保整个设备流按预期进行更改。当整个水力发电系统的工作条件发生变化时，水轮机蒸汽室的温度就会发生变化，这种变化会降低负载的适应性。因此，面对此问题时需要使用同步器的电源来调整整个设备，对于不同类型的涡轮机，同步设备具有更好的调节效果，并且是确保整个发电系统处于稳定状态的必要设备。
        3.2机组轴系可能存在问题
        在水力发电系统的运转过程中，由于外部环境或设备本身的质量问题的影响，设备变得不稳定，从而导致设备的控制环剧烈振动，上板振动以及诸如此类的问题。如果发生此类问题，则应停止并检查设备是否有螺栓松动，导向叶片臂未对准或焊缝中可能出现裂纹，需要维护人员进行维修检查以解决特定问题。

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通常在设备运行期间，结构的一部分振动的原因有三种：机械原因、水力原因及电气的原因，如果是偶尔发生故障，并且随着设备运行的日益严峻，可以排除电气方面的原因。检查水头高度调整检查确认故障仍然存在并且没有变化，可以排除水力方面的原因，机械故障原因有很多种，因此需要进一步更详细的检查以待确定。
        如果设备存在振动故障，则必须由维护人员仔细检查。例如电厂的发电机组在工作一段时间后经历了强烈的振动，并且该机组的结构由上导向轴承和下导向轴承组成，经过相关人员的仔细观察，上导向轴承和与其相连的机架的振动更加剧烈，但停机检查表明下导向轴承的固定螺栓松动。可以看出在检测发电机组故障的过程中不能主观判断，必须对一组中的每个组件进行一次检查，包括导向轴承故障和机架松动以及所有组件，要确认零件连接正常，定子和转子的结构也应检查。另外，在机组故障检测期间，可以分析故障原因并通过相关测试确定故障的具体位置，这些故障分析实验包括励磁电流测试和负载测试。
        3.3极组变工况存在的问题
        在变工况运行条件下，如果前级和后级组没有达到临界状态，则每个级组中的流量与前级和后级组之间的压力之间存在一定的定量关系，而且当所有前组和后组都达到临界状态时，第一组中的流量与前组中的压力仅具有数值关系，而与后组无关。通常水流对涡轮的影响会增加原始轴向推力，随着轴向推力的增加，增加的原因是负载的突然增加和涡轮叶片中严重的结垢问题。需要及时解决相关问题，以使涡轮机恢复到稳定状态。
        3.4节流调节问题
        假设没有设定调节级，则水轮机的第一级就会以完全开放的方式来接收上游水流，在这种情况下，工况会产生变化，各级之间的运行条件和温度变化范围会发生变化，因此将其保持在相对较小的范围内将使水轮机更好地适应不同尺寸的负载。然而可变工况的存在将在整个发电系统中造成一定量的节流损失，这在经济利益方面不利于发电厂。因此当综合考虑时，节流调节方法仅在容量较小或机组的基本负荷较大时才适用，单位数越大，单位值越小，临界压力也越小。通常为了使发电厂平稳发电，会保持工作机组中的级数在4级以上，并且在相同的工作条件下每组的流量应保持相同，每个组的流量面积在不同的工作条件下必须保持一致。这样便可以更好地控制相关的功率或效率变化，并且还可以更好地控制其他组件上的作用力，还可以监视水轮机的运行状况以确定水轮机的流量是否正常。
        结语：从以上分析可以看出，水电运行过程中水力发电电和动力工程出现问题是不可避免的，如一次频率调节和机组轴系，还有机组变工况和节流调节等模块。这些问题的存在影响了相关发电设备的平稳运行，并且会导致电能的产生和供应不够稳定。为了最大程度地减少这些问题对整个电力生产过程的影响，相关人员必须监督发电系统，并根据维护标准对相关设备进行定期检查和维护可以采取相应的措施。通过深入研究发现了问题的原因，通过调整和更改目标，技术人员可以通过更快地发现问题和问题的根本原因并更有效地解决问题来保护水力发电设备。发电厂的正常运行和电力设备的正常运行可保持发电效率，确保发电厂的正常经济效益和安全运行。
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