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小水電站低負(fù)荷運(yùn)行及氣蝕預(yù)防措施

作者:陳念軍  
評(píng)論: 更新日期:2011年05月30日


??? 2.2避開氣蝕嚴(yán)重區(qū)運(yùn)行
??? 防止或減輕氣蝕的措施主要有:改善水輪機(jī)的設(shè)計(jì),提高轉(zhuǎn)輪的加工工藝水平,采用抗蝕材料,采取補(bǔ)氣裝置,還有就是避免水輪機(jī)長期在低水頭、低負(fù)荷下運(yùn)行。
??? 我從1995年開始參加電站運(yùn)行管理工作后,觀察到一個(gè)現(xiàn)象:當(dāng)機(jī)組出力接近195~205kW時(shí),機(jī)組產(chǎn)生的振動(dòng)和發(fā)出的噪聲就急劇增大;當(dāng)機(jī)組出力高于或低于該出力時(shí),機(jī)組產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲便逐漸減少。對(duì)此,經(jīng)過與技術(shù)人員的討論分析,再結(jié)合本水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線,可以認(rèn)為這個(gè)出力范圍(195~205kW)即為電站水輪機(jī)的氣蝕嚴(yán)重區(qū),也就是實(shí)際運(yùn)行時(shí)必須避開的工況。其實(shí),在枯水期只要避開此工況,最低出力至175kW左右時(shí)仍可正常運(yùn)行,在其后的檢修中也未發(fā)現(xiàn)明顯的氣蝕現(xiàn)象,只是在敏感部位有些發(fā)黑現(xiàn)象。
??? 2.3防止氣蝕的處理措施
??? 里石門水庫壩后電站從1992建成投產(chǎn)以來,一直存在著低負(fù)荷運(yùn)行的情況,為此,電站工作人員采取了許多切實(shí)可行的防氣蝕措施。
??? 由于1997年前電站由私人承包管理,經(jīng)過長期的低負(fù)荷運(yùn)行,在1997年大修時(shí)拆出轉(zhuǎn)輪后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪葉片背面已呈蜂窩點(diǎn)狀,可見氣蝕的嚴(yán)重性。電站工作人員首先采取對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的補(bǔ)焊措施,但由于電站的熱處理技術(shù)不過關(guān),靜平衡試驗(yàn)條件有限,在重新裝回轉(zhuǎn)輪后發(fā)現(xiàn)并沒有提高出力和減輕氣蝕,于是電站工作人員決定采用不銹鋼轉(zhuǎn)輪。由于Cr使金屬具有一定的抗腐蝕性,提高了強(qiáng)度和韌性,加Ni、Mo在室溫時(shí),材料是不穩(wěn)定的單相奧氏體,一旦受壓變形,就會(huì)析出馬氏體,使表面高度耐磨,加Ni還會(huì)提高金屬的韌性和強(qiáng)度,Mo對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用,提高鋼的抗磨性和抗蝕性,同時(shí)除Mo外,合金元素都具有使材料晶粒細(xì)化的特性,加強(qiáng)了材料抗蝕性能??紤]到價(jià)格因素,電站決定委托杭州發(fā)電設(shè)備廠加工制作普通鋼上冠和下環(huán)、0Cr13Ni5Mo不銹鋼葉片的轉(zhuǎn)輪。使用至今,葉片仍未見明顯的氣蝕跡象。
??? 其次,為減輕氣蝕,電站采取了補(bǔ)氣措施。補(bǔ)氣能破壞真空,降低真空度,減輕氣蝕破壞,改善運(yùn)行穩(wěn)定性。在水輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行區(qū)補(bǔ)氣會(huì)使機(jī)組效率有所提高,負(fù)荷在70%左右時(shí),補(bǔ)氣對(duì)效率無明顯影響,在高負(fù)荷區(qū)補(bǔ)氣反而會(huì)使效率下降。
??? 根據(jù)壩后電站的實(shí)際情況,采用尾水短管在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)補(bǔ)氣,具有減輕氣蝕和提高效率的雙重功效。
??? 最后,電站還對(duì)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)行技改。根據(jù)轉(zhuǎn)輪中心偏后的實(shí)際情況,拓寬轉(zhuǎn)輪內(nèi)徑錐度,使之前移5mm,同時(shí)修整導(dǎo)葉兩端面和底環(huán)端面,提高兩者的表面光潔度,有效地減輕了水輪機(jī)間隙氣蝕的發(fā)生,與此同時(shí)也提高了水的利用率,增加了機(jī)組的發(fā)電量。

??? 3結(jié)束語
??? 在采取切實(shí)的防蝕措施后,避開氣蝕嚴(yán)重區(qū),機(jī)組在低負(fù)荷工況下運(yùn)行,水輪機(jī)即使在低于50%額定出力下,運(yùn)行所遭受的氣蝕損傷也很輕微,水輪機(jī)的效率和使用壽命并未受到影響。由于受環(huán)境因素制約,小水電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的情況將長期存在,只要做好防止氣蝕措施,就能確保水輪機(jī)的正常運(yùn)行。

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