燈泡貫流式機組運行特點分析
工業技術
作者：王勝強
[摘要]介紹了桃源水電站燈泡貫流式機組機構特點，並對桃源水電站機組運行特點及故障處理進行分析，以便於在燈泡貫流式機組運行時借鑒和思考。
[關鍵詞]燈泡貫流式機組、結構特點、運行特點、故障處理
中圖分類號：TK733.8文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2014）35-0073-01
1、桃源水電站簡介
桃源水電站位於湖南省常德市桃源縣城附近的沅水幹流上，是沅水幹流最末一個水電開發梯級。壩址多年平均流量2060m3/s，多年平均徑流量650億m3。水庫正常蓄水位39.50m，利用河段落差約7.5m，機組額定水頭為5.6m，裝機總容量為180MW，裝設9台單機容量20MW的燈泡貫流式機組，電站多年平均年發電量7.93億kW·h，裝機年利用小時數4404h。主體工程於2010年11月開工建設，首台機組於2013年10月30日並網發電。
2、桃源水電站機組結構特點
機組采用臥軸水平布置，水輪機、發電機共用一根大軸為兩支點雙懸臂的支承方式，水輪機側為水導軸承，發電機為組合推力軸承。管形座為機組主支承，傳遞機組在各種工況下的徑向力、推力及扭矩、以及機組的自重力。發電機被安置在完全密封的燈泡體內，燈泡體成為水輪機流道組成部分。機組的支撐采用管形座上、下兩根立柱為主支撐，發電機水平和垂直防振支撐為輔助支撐的方式。立柱與混凝土為剛性連接，承受水推力產生的彎矩和發電機轉矩。輔助支撐為彈性連接，主要承受燈泡體的重量、浮力和不平衡力以增加機組的穩定性。垂直的豎井布置在燈泡頭的頂部，豎井裏布置有電力電纜、勵磁和輔助電纜，以及冷卻水管及製動氣管，檢查和維修人員使用的爬梯也布置在豎井內。發電機冷卻方式為常壓、外加風機式強迫通風閉路循環，二次冷卻。勵磁方式采用自並勵可控矽靜止勵磁。
3、桃源水電站機組運行特點
3.1機組運行穩定性良好、效率高
3.1.1燈泡貫流式機組漿葉與導葉協聯關係好，協聯範圍寬廣，流道對稱。因此，燈泡貫流式機組具有運行穩定，效率高，機組振動與擺度值小，運行噪聲可滿足規範要求等特點。
3.1.2燈泡貫流式機組漿葉與導葉協聯關係對機組運行影響極大，運行中應注意及時修正協聯曲線。如：某水電站機組試運行時發現，開機過渡過程中機組振動特別大、且不穩定，後經多次試驗，修改廠家提供的協聯曲線，才取得滿意效果。
3.1.3燈泡貫流式機組在低水頭運行時，過機流量大、流態惡劣，汽蝕、壓力脈動等因素引起機組淨水頭變化大，功率控製方式下導葉調節頻繁、導葉開度值無法穩定、輪葉協聯關係差，機組運行不穩定，振動大、噪聲大。低水頭運行時采取導葉開度控製方式可以起到固定導葉開度，穩定輪葉協聯關係，減小壓力脈動等作用，機組運行穩定，振動、噪聲減小。
3.2空化性能好
3.2.1空化是水輪機運行中的一種常見現象，在水輪機偏離設計工況時尤為突出。貫流式水輪機因流道不轉彎，不僅有較高的水力效率，而且在空化性能方麵也比軸流機要好。此外，由於臥式機組僅當其葉片旋轉至頂部位置時，才有可能發生空蝕，而在其它部位則此種可能較小。因此電站在調洪階段，即水庫泄水和回蓄過程中，水頭稍低，機組可采用開度控製方式，根據水頭的變化、流量的變化進行調整，杜絕機組在臨近空化區運行，以保證機組的安全穩定運行和出力最優化。
4、故障處理分析
發電機組在正常情況下，總是以額定轉速運行。這時水輪機的轉動力矩和發電機的電磁力矩是平衡的。如果外界負荷突然丟掉、調速機構失靈、導水機構又不能及時關時，由於輸出的電磁力矩為零，因而輸入的水流轉動力矩除了少部分消耗於機械損失外，其餘大部分就驅使機組轉速急劇增高，並將達到某一最大轉速，俗稱為機組飛逸。水輪機發生飛逸，對機組是有害的，因為離心力和轉速的平方成正比，而在飛逸狀態下飛逸轉速約為額定轉速的1.7∽2.6倍，所以飛逸轉速將使機組產生很大的離心力，往往能造成機組轉動部件（如發電機轉子、水輪機轉輪和主軸）毀壞，並且也可使機組軸承燒壞。