改善水电机组运行稳定性 .doc

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1、改善水电机组运行稳定性摘要：水电是清洁能源，可再生、无污染，运行费用低，便于电力调峰。尽管电站造价，水电成本高于火电成本约40％，然而能满足较高的环保要求，考虑到火电厂燃料的燃烧在脱硫、脱硝、脱尘等方面所需资金约占投资的1／3，水、火电建设成本也就相差不多了。至于运行成本，水电明显优于火电：水电为0．04-0．09元／kwh，而火电为0．19元／kwh(火电燃料的购买和运输费用就占去50％一70％)。除了上述经济效益，开发水电还具有防洪、航运、供水、灌溉、旅游等综合效益。水电亦有其弊端，例如工程投资巨大、工期较长、投资......　水电是清洁能源，可再生、无污染，运行费用低，便于电力

2、调峰。尽管电站造价，水电成本高于火电成本约40％，然而能满足较高的环保要求，考虑到火电厂燃料的燃烧在脱硫、脱硝、脱尘等方面所需资金约占投资的1／3，水、火电建设成本也就相差不多了。至于运行成本，水电明显优于火电：水电为0．04-0．09元／kwh，而火电为0．19元／kwh(火电燃料的购买和运输费用就占去50％一70％)。除了上述经济效益，开发水电还具有防洪、航运、供水、灌溉、旅游等综合效益。水电亦有其弊端，例如工程投资巨大、工期较长、投资回收较慢，此外还有淹没(文物、房屋、土地等)、移民、生态平衡等负面影响。过去美国某水电大坝已建成，又将它炸毁了；日本也建成过水电大坝，没有炸毁，却

3、废弃不用了；我国三峡工程，激烈争论了半个世纪，经过充分准备，具有绝对把握，才下决心建成。　　我国水能资源蕴藏量约为6．76亿kW，居世界第一，然而开发利用率仅为20％，水电开发潜力巨大。　　2003年我国发电总量为38450万kW，其中水电9217万kW，火电28564万kW，水火之比为1：3。未来很长一段时期，火电量仍将保持绝对优势，但水电比重将稳步上升。发展水电，就应解决水电机组运行稳定性问题。由于电站运行工况(水头、负荷等)的多变，常使机组偏离最优工况运行，从而导致转轮、尾水管等部件的裂纹、开裂，甚至引起机组、厂房以及相邻水工建筑物的共振，危及电站安全运行，这是一个世界性的课题

4、。我国的发电设备国家工程研究中心、哈尔滨大电机研究所、哈尔滨电机厂-有限责任公司对此已从事多年的试验研究，近期将以《专辑》形式公布攻关成果。本文简要论述水电机组的运行稳定性问题，发生事故的机理，有关预防途径，先进的修复措施等。　　1、产生裂纹的机理　　当今世界水电机组单机容量和尺寸不断增大，电站水头变化幅度也在增大，负荷明显加大，当电站条件偏离甚至远离设计工况时，就会产生脱流和涡带，引起水力振动，导致转轮叶片裂纹、尾水管撕裂。5　　大型水电机组多采用混流式水轮机，转轮叶片由上冠和下环固定(不像转浆式，叶片可调节，以适应工况之变)。在非设计工况下运行，不可能同时满足转轮进口和出口的最佳

5、流动条件，使流动状态不良，转轮出口的水流环量大小和方向发生变化，在尾水管内形成不稳定的涡带，由于紊乱而又不规则的涡核外表面的触发，涡带会出现突然的暂态抖动，然后又回到原来的稳定状态。这种从稳态过渡到不稳定状态的暂态现象，称为"涡带溃裂"，它能产生很大的冲击力，但其出现完全没有规律可循。这种现象目前还不能用现代最先进的数值流动分析宋进行预测，而且通过模型试验也难以辨认。"涡带溃裂"引起水压脉动以及机组振动，从而引发转轮、尾水管等出现裂纹、开裂甚至破断。　　2发生故障的实例　　当今世界电力工业最为关心的重大科研课题是提高机组运行可靠性。水电机组的稳定性是指水轮机过流部件的压力脉动及其诱发

6、的振动幅值和区域，以及发电机电磁和机械等原因引起的振动和功率摆动、噪声等。近年来国内外投运的大型机组不少都出现了运行稳定性问题。压力脉动是由混流式转轮本身固有特点所决定的，在水力设计中也是不可能完全消除。最先进的流体动态解析软件也只能限于稳态流动，它能显示稳态流动中是否出现涡带，但是不能给出涡带是否稳定的结论。　　迄今为止，国内外的大型水电机组发生了许多诸如此类的振动、裂纹故障，下面提供一些实例(括号数字为机组单机容量)：　　2．1转轮叶片出现裂纹或开裂一①二滩(582MW)；②李家峡(408．2MW)；③拉格兰德Ⅱ(338MW，加拿大)；④小浪底(310MW)；⑤岩滩(307．1M

7、W)；⑥白山(300MW)：⑦五强溪(248MW)；⑧江垭(102MW)，⑨契夫约斯(i01MW，国外)；⑩渭源(66．7MW)。　　2．2尾水锥管开裂一①塔贝拉(444．6MW，巴基斯坦)：②岸滩(307．1MW)；③天生桥I(300MW)；④安康(204．1MW)：⑤潘家口(154MW)：⑥大东江(129MW)。　　2．3机组振动较大一①大古力Ⅲ(716MW，美国)，振动区也较大，②大古力Ⅲ612MW，美国)，振动区较大；③古里I(370，委内瑞拉)，