1、电电 力力 行行 业业 管管 理理 与与 执执 法法 实实 务务 全全 书书 水力发电 (七) 王兴奎 主编 中国言实出版社 图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据电 力 行 业 管 理 与 执 法 实 务 全 书 /王 兴 奎 主 编 北 京 ： 中 国 言 实 出 版 社 ， 2004.9 ISBN 7-80128-321-6电 王电力工业法规中国汇编 F407.616中国版本图书馆 CIP 数据核字(2004)第 103281 号中国言实出版社出版发行 (北 京 市 西 城 区 府 右 街 2 号 邮政编码 100017)中铁十六局印刷厂7871092 32 499.125 印张200
2、4 年 9 月第 1 版 2004 年 9 月第 1 次印刷印数： 1 1 000 册 定 价 ： 2560.00 元 (本 卷 16.00 元 )I目 录三峡水轮发电机推力轴承 .1水电站发电机功率因数的调整 .7热工自动控制系统在线调节品质监测 及调节参数的在线优化研究 .17热工监测和控制 .25热工仪表及自动控制 .37加快发展水电的几点意见 .48关于东北地区水电开发的基本思路和建议 .62环境问题对印度水电开发的影响 .69开放的电力市场对瑞士水电的影响 .73从澜沧江水电建设看加强水电规划的重要性 .79我国能源和电力对策中的水电开发 90中国水电开发何以步履蹒跚 .97挪威水电
3、站的设计特点 .104三峡工程与长江水资源利用 .109关于黄河上游水电开发的若干构想 .114印度开发小水电的经验 .115俄罗斯的水力发电 .124三峡工程地下电站进水口预建段工程质量控制 .131I清江水布垭水电站马崖高边坡稳定性研究 .141电网频率自动监测考核系统 .150抽水蓄能电站价值补偿研究 .156现南水北调中线”补偿工程“的不合理性及其 取水口选址研究 .164广西龙滩水电站资本金筹措方案分析及设想 .175水资源配置战略与优化陕西产业结构 .177水力发电 1 三峡水轮发电机推力轴承在 大 型 水 轮 发 电 机 电 组 中 ， 推 力 轴 承 是 最 重 要 的 组 成
4、 部 分 之 一 ， 它 的 设 计 是 否 合 理 将 直 接 影 响 水 轮 发 电机组的可靠运行。 1990 年代， 哈电机公司和 ALSTOM 公 司 投 入 了 大 量 的 人 力 和 物 力 ， 对 三 峡 6000t 级弹性 金属塑料瓦和巴氏合金瓦在 3000t 推力轴承试验台上 进 行 真 机 全 尺 寸 模 拟 实 验 ， 对 基 本 性 能 取 得 了 更 为 深 入 的 了 解 ， 并 对 实 验 表 现 出 的 一 些 问 题 也 进 行 深 层 次 的 理 论 分 析 和 补 充 试 验 ， 这 些 工 作 为 巨 型 推 力 轴 承 的 试 验 研 究 积 累 了
5、经 验 ， 为 确 保 三 峡 推 力 轴 承 可 靠 和 稳 定运行奠定了基础。 哈电机公司和 ALSTOM 公司的主要工作：1)设计 制造并投入运行推力负荷大于 40MN 的巴氏合金瓦推 力轴承，哈电公司还有推力负荷达 35 1 2MN 的弹性 金属塑料瓦推力轴承； 2)试验 6000t 级弹性金属塑料 瓦推力轴承和 6000t 级巴氏合金瓦的推力轴承。 1 三峡推力轴承 1970 年代，ALSTOM 公司为研制巴西依泰普电站 发电机，针对该机组推力轴承设计负荷高达 4700t， 开发了图 1 所 示 的 小 支 柱 双 层 瓦 推 力 轴 承 ， 并 申 请 了 专利。这种轴承有推力瓦(
6、薄瓦)和托瓦(厚瓦)两层， 之 间 布 置 了 一 系 列 直 径 不 等 的 小 支 柱 ， 在 托 瓦 底 部 有水力发电 2一小托盘，轴承瓦通过托盘支撑在一个长支柱上面， 长支柱可以通过螺纹调整高程。 当 瓦 面 为 一 刚 性 平 面 时 ， 油 膜 压 力 比 较 平 缓 ， 峰 值压力与平均压力之比 Pmax/Pm 一般在 2.5 附 近 。 实 际 瓦 面 在 油 膜 压 力 和 油 膜 温 度 联 合 作 用 下 会 发 生 变 形， 瓦面的变形会影响油膜厚度分布， 瓦面变形越大， 油 膜 中 的 峰 值 压 力 与 平 均 比 压 之 比 越 大 ， 而 最 小 油 膜 厚
7、度 会 变 小 。 对 于 重 载 大 型 推 力 轴 承 ， 瓦 面 和 镜 板 面 的 综 合 变 形 可 能 会 超 过 最 小 油 膜 厚 度 量 级 ， 轴 承 就 可 能发生磨损和烧瓦。 小 支 柱 双 层 瓦 推 力 轴 承 控 制 瓦 面 变 形 的 原 理 ： 由 于 小 支 柱 将 推 力 瓦 和 托 瓦 分 开 了 ， 循 环 油 可 以 在 托 瓦 和 推 力 瓦 之 间 自 由 流 动 ， 推 力 瓦 中 的 不 均 温 度 分 布 对 托 瓦 的 影 响 极 小 ， 托 瓦 温 度 沿 轴 向 、 径 向 和 周 向 基 本 上 是 均 匀 的 ， 托 瓦 的 热
8、变 形 很 小 ， 托 瓦 在 支 柱 压 力 作 用 下 ， 主 要 产 生 弹 性 变 形 。 推 力 瓦 由 于 厚 度 很 小 ， 通 过 调 整 小 支 柱 的 直 径 ， 可 以 使 瓦 面 在 油 膜 压 力 和 温 度 联 合 作 用 下 的 热 弹 变 形 控 制 在 较 小 的 范 围 。 推 力 瓦 的 变 形 主 要 由 支 柱 在 载 荷 作 用 下 的 压 缩 变 形 所 决 定 。 由 于 温 度 梯 度 引 起 的 变 形 相 对 压 力 变 形 小 很 多 ， 温 度 对 支 柱 变 形 影 响 也 很 小 ， 支 柱 的 直 径 和 长 度 是 根 据 计
9、算 的 压 力 分 布 并 且 考 虑 轴 瓦 变 形 ， 以 使 在 载 荷 作 用 下 瓦水力发电 3面平行下移来确定的。 三峡推力轴承就采用这种结构。 1999 年在哈电公司完成的三峡推力轴承试验， 实测推力瓦面温度 35 71 ， 托 瓦 面 温 度 32 34 ， 托 瓦 温 度 基 本 上 是 均 匀 的。 托 瓦 温 度 均 匀 ， 瓦 的 热 变 形 的 影 响 降 低 ， 瓦 面 沿 径向微凹， 而镜板面沿径向是微凸的， 这两面相对应， 瓦面微凹使镜板面微凸对轴承性能的影响相对降低， 这 就 是 所 谓 进 一 步 优 化 小 支 柱 的 弹 性 ， 还 可 抵 消 镜 板
10、的大部分变形。 小 支 柱 双 层 瓦 推 力 轴 承 与 国 内 普 遍 采 用 的 双 层 巴 氏 合 金 瓦 推 力 轴 承 是 有 区 别 的 。 国 内 双 层 推 力 轴 承 是 将 推 力 瓦 和 托 瓦 直 接 叠 放 在 一 起 ， 尽 管 在 托 瓦 表 面 有 周 向 油 沟 ， 但 推 力 瓦 中 的 不 均 匀 温 度 分 布 对 托 瓦 中 的 温 度 分 布 仍 会 产 生 较 大 影 响 ， 托 瓦 较 厚 ， 这 种 温 度 不均匀会引起较大的热变形，从而影响瓦面的变形。 因 此 ， 国 内 双 层 巴 氏 合 金 瓦 推 力 轴 承 瓦 面 变 形 不 易
11、调 整。 2 三峡塑料瓦推力轴承 1980 年代后期， 弹性金属塑料瓦推力轴承已经在 哈 尔 滨 大 电 机 研 究 所 和 哈 尔 滨 电 机 厂 有 限 责 任 公 司 研 制 成 功 ， 并 先 后 应 用 在 岩 滩 水 电 站 ( 推 力 负 荷 水力发电 42750t)， 白 山 水 电 站 推 力 负 荷 1800t)， 五 强 溪 水 电 站 (推力负荷 2700t)和天生桥水电站(推力负荷 1240t) 等 。 对 于 大 型 推 力 轴 承 ， 采 用 了 弹 性 油 箱 或 弹 性 梁 双 托 盘 等 支 承 系 统 。 在 设 计 技 术 上 ， 有 推 力 轴 承 热
12、 弹 流 润 滑 性 能 分 析 程 序 ， 能 够 准 确 地 计 入 推 力 轴 承 和 镜 板 推 力 头 的 热 弹 变 形 。 有 3000t 推力轴承试验台。 1997 年， 研制成功三峡 6000t 级弹性金属塑料瓦推力轴承，并 完 成 了 全 尺 寸 模 拟 试 验 ， 试 验 非 常 成 功 ， 并 取 得 了 大 量 可 靠 的 数 据 。 实 测 推 力 瓦 面 温 度 32 73 ， 推 力 瓦体温度 3246。 最高瓦面温度与推力瓦体温度相 差 27K。复合层的隔热作用使得托瓦温度均匀，即托 瓦 的 热 变 形 很 小 ， 克 服 了 普 通 双 层 巴 氏 合 金
13、瓦 推 力 轴 承瓦面变形不易调整的问题。 2.1 弹性金属塑料瓦的优点 与 巴 氏 合 金 瓦 相 比 ， 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 的优点如下： 1)弹 性 金 属 塑 料 瓦 在 大 负 荷 条 件 下 比 相 同 工 况 的巴氏合金瓦油膜厚度大。 2)弹性金属塑料瓦省去了高压油顶起系统。 3)许用单位压力大，损耗相对小。 4)弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 允 许 频 繁 地 启 动 或 热启动。 水力发电 55)在 油 槽 内 冷 却 器 短 时 停 水 时 ， 推 力 轴 承 可 以 正 常运行。 6)弹性金属塑料瓦推力轴承吸收冲击的性能高， 降低振动
14、。 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 的 优 点 和 弹 性 金 属 复 合 层 的 物 理 和 机 械 性 能 密 切 相 关 。 推 力 轴 承 变 形 大 小 的 最 终 体 现 还 是 瓦 面 (及 镜 板 面 )变 形 对 油 的 直 接 影 响 程 度 。 油 膜 形 状 要 更 符 合 流 体 动 压 润 滑 要 求 ， 就 得 有适宜的瓦面变形。 镜 板 在 力 载 荷 作 用 下 ， 周 向 变 形 的 高 点 处 在 瓦 上 ， 低 点 在 瓦 间 ， 径 向 变 形 在 外 径 侧 上 翘 ； 镜 板 在 温 度 载 荷 作 用 下 ， 周 向 由 于 恒 温
15、而 不 产 生 变 形 ， 径 向 变 形 为 下 凸 ， 镜 板 面 的 综 合 变 形 为 径 向 下 凸 ， 外 径 侧 上 翘 ， 沿 周 向 为 波 浪 形 。 塑 料 瓦 的 凹 变 形 较 大 ， 这 是 由 于 其 复 合 层 的 压 缩 模 量 较 小 所 致 ， 托 瓦 温 度 均 匀 ， 瓦 的 热 变 形 的 影 响 降 低 ， 而 塑 料 瓦 面 的 进 、 出 油 边 均 有 楔形坡口，有利于启动时进油和调整瓦面形状。 镜 板 面 的 径 向 倾 斜 几 乎 可 以 和 瓦 面 的 径 向 倾 斜 相 适 应 ， 这 是 因 为 油 膜 上 产 生 的 压 力 与
16、推 力 瓦 支 承 产 生的力矩为了达到平衡，推力瓦自动倾斜所造成的。 另 外 ， 塑 料 瓦 复 合 层 的 影 响 ， 使 瓦 面 产 生 凹 变 形 ， 这 种 凹 变 形 可 以 部 分 抵 消 瓦 体 的 凸 变 形 ， 还 对 应 镜 板 面水力发电 6的 径 向 凸 变 形 ， 这 是 塑 料 瓦 推 力 轴 承 承 载 能 力 大 的 主 要方面之一。 2.2 弹性金属塑料瓦的应用 根 据 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 在 国 内 数 十 个 水电机组中的运行经验，总结出如下特点： 1)运行可靠性高 除 了 由 于 安 装 不 当 发 生 的 几 起 事 故 外
17、， 弹 性 金 属塑料瓦推力轴承在水电机组中基本没有发生过事故。 如果其中的一块瓦发生磨损，不会影响其它块瓦。 2)安装维护简单 与 巴 氏 合 金 瓦 相 比 ， 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 在安 装 时 不 需 刮 瓦 ， 机 组 盘 车 容 易 ， 整 套 瓦 的 负 荷 均 匀 性要求较低。 3)运行性能优异 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力 轴 承 的 许 用 单 位 压 力 和 温升 比 巴 氏 合 金 瓦 推 力 轴 承 的 高 ， 瓦 体 温 度 和 损 耗 比 巴 氏 合 金 瓦 推 力 轴 承 的 低 。 在 每 年 累 计 运 行 5000h 的运 行和
18、 1200 次起停机的条件下，弹性金属塑料瓦推力轴承的寿命可达 40 年。 水力发电 74)运行条件限制较少 允 许 频 繁 启 动 ， 并 允 许 热 启 动 。 转 速 低 于 额 定 转 速的 10%情况下加闸制动。 油槽内冷却器短时停水时，水力发电 8推力轴承仍可正常运行。 5)无需高压油顶起系统 弹 性 金 属 塑 料 瓦 省 去 了 高 压 油 顶 起 系 统 。 设 备 简 单，运行可靠性高。 3 小结 小 支 柱 双 层 瓦 结 构 巴 氏 合 金 瓦 和 弹 性 金 属 塑 料瓦使托瓦的温度梯度减小到几乎为 0，因此控制了瓦 的热变形。 小 支 柱 的 弹 性 可 抵 消 瓦
19、 的 剩 余 机 械 变 形 以 及 镜 板 的 热 变 形 和 弹 性 变 形 ， 塑 料 瓦 复 合 层 的 弹 性 同 样 抵 消了瓦的剩余机械变形以及镜板的热变形和弹性形， 同样都进一步改善了油膜的形状。 试 验 证 明 ， 三 峡 巴 氏 合 金 瓦 和 弹 性 金 属 塑 料 瓦 推 力轴承设计是合适的，并且工作性能良好。 水电站发电机功率因数的调整在 水 电 站 的 运 行 工 作 中 ， 发 电 机 的 功 率 因 数 是 经 常 调 整 的 一 个 参 数 ， 怎 样 根 据 水 电 站 季 节 性 水 量 变 化 较 大 、 发 电 机 负 荷 不 均 的 特 点 ， 合
20、理 地 调 整 发 电 机 功 率 因 数 ， 满 足 系 统 无 功 负 荷 的 需 求 ， 解 决 在 满 负 荷 运 行时发电机端电压偏高的问题。 对水电站的安全运行 水力发电 9及提高电站的经济效益，有着重要的意义。 博 爱 县 丹 东 水 电 站 是 丹 河 流 域 梯 级 开 发 的 一 座水力发电 10引 水 式 水 电 站 ， 电 站 总 装 机 容 量 为 3130kW， 其 中 有 两 台为 1250kW 和一台 630kW 水轮发电机组。发电机额 定电压为 6.3kV，发电机功率因数为 0.8，三台发电 机均为同步发电机。 电站年发电量 1400 万 kW.h。 1995
21、 年 与 大 电 网 并 网 ， 同 时 电 站 有 独 立 的 自 供 区 。 每 年 上 网与自供负荷的比例为三比一。 由 于 电 站 的 供 电 系 统 有 两 个 部 分 组 成 ， 电 站 必 须 合 理 调 整 发 电 机 的 功 率 因 数 ， 以 满 足 两 个 系 统 对 无 功 的 需 求 。 在 电 站 自 供 区 内 ， 共 安 装 有 变 压 器 容 量 3000kVA， 变 压 器 近 40 台 ， 而 且 多 为 老 式 高 耗 能 变 压 器 ， 用 电 负 荷 变 化 大 ， 无 功 负 荷 需 求 量 也 大 。 10kV 线路上和 400V 低压用户均未安
22、装电容器。如用安装 电容器来补偿无功，提高自供区内线路的功率因数， 一 次 性 投 资 大 ， 电 容 器 运 行 维 护 费 用 高 ， 经 常 还 会 出 现 ”过 补 “现 象 。 因 此 通 过 对 电 站 发 电 机 功 率 因 数 进 行 适 时 调 整 ， 补 充 自 供 区 线 路 的 无 功 负 荷 ， 提 高 线 路 的 经 济 运 行 ， 较 为 合 理 。 并 网 负 荷 的 功 率 因 数 ， 电 力 部门的要求也十分严格，规定功率因数必须为 0.8。 如少发无功处罚、 多发无功奖励， 奖罚以 0.8 为标准，低 0.01 奖当月上网电费的 0.1%， 高 0.01
23、罚当月上网 电费的 0.5%， 即 奖 一 罚 五 的 规 定 。 电 力 部 门 的 规 定 虽 然 十 分 严 格 ， 但 我 们 电 站 在 不 同 季 节 ， 根 据 水 量 和 负水力发电 11荷 变 化 的 特 点 ， 合 理 地 调 整 发 电 机 的 功 率 因 数 ， 每 年 不 但 保 证 自 供 区 无 功 负 荷 的 需 要 ， 而 且 还 受 电 网 多 发 无功的奖励。 合 理 调 整 发 电 机 的 功 率 因 数 ， 必 须 注 意 几 个 问 题，即针对不同运行季节的特点，正确地进行调整。 对 于 径 流 式 没 有 调 节 能 力 的 小 水 电 站 ， 在
24、 雨 季 水 量 充 足 时 ， 电 站 内 多 台 机 组 都 能 满 负 荷 运 行 ， 这 时 应 把发电机的功率因数调到 0.850.9 左 右 ， 让 发 电 机 多 发 有 功 ， 少 发 无 功 。 发 电 机 运 行 规 程 中 规 定 ： 功率因数以 0.8 为 宜 ， 不 得 超 过 0.95， 必 要 时 方 可 在 功率因数为 1 的 情 况 下 运 行 。 说 明 功 率 因 数 调 整 稍 高 一点符合规程要求。另一方面，在满足负荷运行时， 功 率 因 数 不 宜 调 得 太 低 。 这 是 因 为 ， 当 发 电 机 的 功 率 因 数 从 额 定 值 到 零 的
25、 范 围 内 变 动 时 ， 它 的 有 功 出 力 应 根 据 转 子 电 流 的 允 许 值 而 适 当 降 低 ， 因 功 率 因 数 愈 低，定子电流的无功分量也愈大，转子电流也愈大， 这 可 能 使 转 子 线 圈 温 度 超 过 允 许 温 升 ， 所 以 在 满 负 荷 运行时必须把发电机的功率因数调高。 汛 期 水 量 充 足 时 水 电 站 提 高 功 率 因 数 运 行 ， 多 发 有 功 、 少 发 无 功 ， 对 于 电 网 也 是 可 行 的 。 因 在 汛 期 机 组 开 的 多 ， 电 网 的 无 功 负 荷 也 相 对 过 剩 ， 并 不 会 因 小 水 电 站
26、 机 组 在 汛 期 功 率 因 数 适 当 提 高 了 ， 电 网 内 的 无水力发电 12功 负 荷 就 会 减 少 很 多 。 如 一 旦 电 网 功 率 因 数 太 低 ， 可 以临时投入电容器装置，进行无功补偿。 并 网 运 行 的 水 电 站 ， 在 汛 期 水 量 充 足 机 组 满 负 荷 运 行 时 ， 经 常 会 出 现 发 电 机 端 电 压 过 高 的 现 象 ， 如 端 电压过高， 功率因数也应适当提高。 但端电压过高时， 为 了 保 证 机 组 的 安 全 运 行 ， 必 须 减 少 机 组 的 出 力 。 如 我 们 丹 东 水 电 站 ， 在 前 几 年 汛 期
27、 三 台 机 组 满 负 荷 运 行 时，端电压最高达到 7.2kV，高出额定电压 6.3kV 的 14%。 根 据 统 计 ， 目 前 很 多 上 网 运 行 的 小 水 电 站 ， 都 存 在 有 上 述 现 象 ， 端 电 压 过 高 ， 影响了水电站的安全 运 行 ， 容 易 引 发 各 类 事 故 的 发 生 ， 电 器 设 备 元 、 器 件 容 易 击 穿 烧 毁 。 端 电 压 过 高 ， 对 于 运 行 年 限 长 ， 绝 缘 老 化 或 机 组 有 潜 在 性 绝 缘 缺 陷 的 发 电 机 ， 会 引 起 绝 缘 击 穿 ， 严 重 时 造 成 发 电 机 着 火 或 冒
28、 烟 。 当 端 电 压 高 于 105%额 定 电 压 时 ， 由 于 磁 通 饱 和 ， 使 发 电 机 的 铁 损 增 加 ， 铁 芯 发 热 ， 发 电 机 效 率 下 降 ， 加 速 绝 缘 老 化 。 由 于 端 电 压 过 高 ， 不 得 不 减 少 机 组 负 荷 ， 弃 水 发 电 ， 浪 费宝贵的水力资源，影响了电站的经济效益。 适 当 提 高 发 电 机 的 功 率 因 数 ， 可 使 发 电 机 的 端 电 压 降 低 ， 但 不 能 解 决 端 电 压 过 高 的 根 本 问 题 ， 端 电 压 过高是由以下几方面引起的： 电 网 在 汛 期 时 负 荷 出 现 供
29、大 于 求 现 象 ， 特 别 是水力发电 13无 功 负 荷 过 剩 ， 提 高 了 电 网 电 压 ， 使 发 电 机 出 口 电 压 升高； 电 站 并 网 线 路 线 损 超 过 规 定 ， 造 成 线 路 压 降 大； 两 端 的 变 压 器 分 接 开 关 位 置 选 择 的 不 当 。 根 据 以 上 情 况 ， 电 站 应 对 线 路 进 行 改 造 ， 对 分 接 开 关 位 置 进行重新调整。 并网运行的水电站，由于在枯水期来水量减小， 机 组 都 不 能 满 负 荷 运 行 ， 这 时 可 以 把 发 电 机 功 率 因 数 调低到 0.70.75 左 右 。 在 有 功
30、 不 变 的 情 况 下 ， 尽 量 多 发 无 功 。 我 们 丹 东 电 站 在 枯 水 期 运 行 时 ， 总 负 荷 只 有 14001500kW。这时让 1 台 1250kW 机组带 900 1000kW 负荷，630kW 机组带 400500kW 负荷，功率 因数都调整到 0.75 以 下 ， 同 时 还 有 1 台 1250kW 机组 在 停 运 状 态 。 由 于 在 枯 水 期 大 电 网 系 统 的 功 率 因 数 也 相 对 较 低 ， 也 需 用 投 入 电 容 器 的 办 法 来 补 偿 无 功 的 不 足 。 根 据 这 种 情 况 ， 我 们 积 极 向 电 网
31、部 门 建 议 ， 把 停 运的 1250kW 机组做调相运行。我们电站机组调相运 行为电网送无功有以下条件： 机 组 为 卧 式 机 组 ， 机 组 中 心 线 高 于 尾 水 位 1.9m， 不 需 要 向 尾 水 管 压 气 ， 就 可 达 到 调 相 运 行 的 目 的； 水力发电 14电站并网为 10kV 并网，距大电网升压站仅有 3km， 处 在 负 荷 的 中 心 ， 向 大 电 网 补 偿 无 功 的 技 术 条 件 允 许 ， 电 力 部 门 可 以 按 无 功 电 量 计 算 电 费 ， 这 样 电 站 可 以 充 分 利 用 枯 水 期 水 少 机 不 停 ， 提 高 电
32、 站 的 经 济 效益。 当 发 电 机 在 低 功 率 因 数 下 运 行 时 ， 运 行 人 员 必 须 认 真 监 视 发 电 机 的 温 升 情 况 ， 做 到 随 时 调 整 ， 防 止 温 升超过允许值。 当 发 电 机 在 调 相 运 行 时 ， 如 果 电 站 尾 水 位 高 于 水 轮 机 的 中 心 线 ， 应 当 注 意 向 尾 水 管 内 压 气 ， 保 证 蜗 壳 内 不 充 水 。 如 蜗 壳 内 有 水 流 ， 机 组 在 旋 转 时 ， 受 到 较 大 阻 力 ， 要 消 耗 一 定 有 功 。 电 站 还 应 计 算 1kW.h 有功 能发几 kW.h 无功，
33、做到调相的经济运行。同时要加 强 与 电 网 调 度 的 联 系 ， 按 照 电 网 功 率 因 数 的 变 化 增 减 无功负荷。 水 轮 机 极 其 辅 助 设 备 水 轮 发 电 机 组 运 行 知 识系列 (1) 1 一 般 混 流 式 小 型 水 轮 发 电 机 组 正 常 开 机 有 哪 些步骤？ (l)合 上 隔 离 开 关 和 手 动 型 空 气 开 关 (自 动 型 式 者不合)。 水力发电 15(2)合上同期灯开关和同期屏切换开关。 (3)开启进水阀门。 (4)打开气门，使蜗壳然气充水，待冒水时关闭。 (5)打开真空表、压力表和冷却水阀门。 (6)慢 慢 转 动 调 速 手
34、 轮 ， 逐 步 加 快 转 速 ， 待 接 近额 定 转 速 和 建 压 调 节 磁 场 电 阻 ， 使 电 压 接 近 于 系 统 电 压。 (7)调 节 周 波 与 网 络 周 波 一 致 ， 且 电 压 也 相 等 时 ， 此 时 灯 光 旋 转 最 慢 ， 零 值 电 压 表 指 针 摆 动 也 最 慢 ， 待 其指针到零和同相灯灭晚 做 下 并 车 按 钮 ， 使 并 列 接 触 器 接 通 ， 投 入 系 统 并 列运行。 (8)尽快开大导水叶开度，使机组带上负荷。 2 一 般 混 流 式 小 型 水 轮 发 电 机 组 正 常 关 机 的 操作步骤有哪些？ (1)记 录 好 停
35、 机 前 各 仪 表 的 读 数 ， 发 电 机 卸 负 荷空转。 (2)缓慢关闭导水叶， 待转速降至 35%额定转速时 进行刹车。 (3)撤 下 水 阻 起 动 按 钮 ， 使 剩 余 电 能 消 耗 在 水 阻 中。 水力发电 16(4)拉 下 空 气 开 关 和 刀 型 开 关 把 手 ， 挂 上 ”严 禁水力发电 17合闸“警告牌。 (5)如长期停机，应放尽管道积水。 3水轮发电机组运行维护的要点有哪些？ (1)机 组 运 行 中 ， 注 意 调 速 器 油 压 表 与 压 油 槽 油压表的指示不能相差过大。 (2)机 组 在 停 机 过 程 中 ， 应 尽 量 缩 短 低 转 速 运
36、 行时 间 。 当 转 速 下 降 至 额 定 转 速 的 35% 40%时 ， 可 加 闸 制动。 (3)机 组 在 运 行 中 ， 导 水 叶 的 开 度 限 制 应 放 在 机 组最大出力的限制位置。当机组起动与系统并列时， 如 发 现 调 速 系 统 不 稳 定 ， 可 用 开 度 限 制 使 其 稳 定 。 在 与 系 统 并 列 后 ， 可 将 开 度 限 制 放 在 机 组 最 大 出 力 限 制 的位置。 (4)定期检查主轴的摆度。 (5)机组运行中，还应定期做如下工作： 1)定 期 切 换 压 油 装 置 的 油 泵 和 导 轴 承 油 泵 ， 以 防电动机受潮。 2)调速器
37、各杠杆的连接处要定期注油。 3)各汽水分离器要定期放水。 4)定期清扫橡胶水导轴承润滑水的过滤器。 5)机 组 备 用 时 ， 定 期 做 橡 胶 水 导 轴 承 备 用 润 滑 水 的投入试验。 水力发电 186)定期向蝶阀轴承注油。 4水轮发电机组并车的条件有哪些？ 水轮发电机组并车的条件包括： (1)发电机频率与系统频率相等。 (2)发电机输出电压与系统电压相等。 (3)发电机电压相位与系统电压相位相同。 (4)发电机相序与系统相序一致。 5水轮发电机组并车的方法有哪些？ 水 轮 发 电 机 组 的 并 车 方 法 可 分 为 两 大 类 ， 即 自 同期和准同期。小水电站常用的是准同其
38、期并车方式。 准同期并车常用的方法有： (l)灯光旋转法。 (2)灯光熄灭法。 (3)零值电压表法。 (4)整步表法。 (5)半导体自动准同期。 6水轮机开机前的检查项目有哪些？ (1)低 水 头 电 站 的 闸 门 应 开 启 ， 机 室 水 位 应 正 常 。中 高 水 头 电 站 应 检 查 压 力 管 道 和 进 水 闸 门 操 作 机 构 是否灵活，阀门应关闭。 (2)各处螺栓应拧紧，特别要注意地脚螺丝。 水力发电 19(3)轴承的油位应正常，油质要符合规范要求。 水力发电 20(4)调速器手轮转动要灵活，并处于关闭位置。 (5)配 电 屏 主 电 路 的 开 关 应 在 断 开 位
39、 置 ， 磁 场 变阻器的电阻在最大位置，各个熔丝应全部插上。 (6)扳 动 飞 轮 或 皮 带 轮 ， 观 察 机 组 转 动 是 否 灵 活 ，内部声音是否正常。 (7)发 电 机 的 气 隙 中 应 无 杂 物 ， 电 刷 、 滑 环 位 置正常而且光滑。 (8)转 动 装 置 是 否 正 常 ， 皮 带 或 联 轴 器 等 的 松 紧应一致。 (9)室 外 变 电 站 和 输 电 线 路 上 有 无 杂 物 或 工 作 人 员是否撤离。 (10)做好开机前的渠道放水工作。 7紧急停机有哪些操作步骤？ 只 有 当 遇 到 人 身 和 设 备 等 异 常 事 故 时 方 才 实 行紧急停机
40、，其步骤为： (1)掀 下 解 列 按 钮 ， 使 之 与 系 统 断 开 ， 自 动 投 入水阻器。 (2)迅速关闭导水叶。 其余步骤与正常停机相同。 8 水 轮 发 电 机 组 试 车 ， 通 水 前 水 轮 机 和 调 速 器水力发电 21的检查项目有哪些？ (1)堵水闸门必须在全关位置，防止误开。 水力发电 22(2)蜗 壳 排 水 阀 全 开 ， 蜗 壳 无 水 压 ， 进 人 孔 应 封 闭。 (3)切断操作电源。 (4)油 泵 要 一 台 自 动 ， 一 台 备 用 。 无 备 用 泵 者 ，应放在手动位置。 (5)打开锁锭装置。 (6)飞 摆 放 在 手 动 位 置 ， 双 层
41、 过 滤 器 接 通 至 辅 助 作用简侧。 (7)将 开 机 把 手 扭 至 开 恻 后 ， 渐 渐 开 启 负 荷 限 制 机构由 0100%， 然 后 全 关 ， 把 开 停 机 把 手 扭 至 关 侧 。 (8)上 述 试 验 完 毕 后 ， 作 一 次 紧 急 停 车 试 验 。 在 接 力 器 全 开 情 况 下 将 开 停 机 把 手 扭 至 全 关 ， 记 录 从 100%至零的全关时间。 (9)投入锁锭，回复飞摆至自动位置。 热 工 自 动 控 制 系 统 在 线 调 节 品 质 监 测 及 调 节参数的在线优化研究0 概述 热 工 自 动 控 制 系 统 是 现 代 火 电
42、 厂 的 控 制 中 枢 ， 它包 括 机 炉 协 调 控 制 、 锅 炉 燃 料 量 、 汽 包 水 位 、 过 热 蒸 汽 温 度 、 再 热 蒸 汽 温 度 、 送 风 控 制 、 引 风 控 制 等 调 节 系 统 。 调 节 系 统 的 自 动 投 入 率 是 火 电 厂 自 动 化 程 度 的 水力发电 23一 个 重 要 标 志 ， 各 电 厂 都 比 较 重 视 ， 但 对 自 动 调 节 系水力发电 24统 的 调 节 品 质 却 重 视 不 够 ， 而 实 际 上 调 节 品 质 是 衡 量 调 节 系 统 投 运 好 坏 的 一 个 重 要 指 标 ， 对 保 证 机 组
43、 的 安 全 运 行 起 着 重 要 的 作 用 。 研 究 在 线 监 测 热 工 自 动 控 制 系 统 调 节 品 质 ， 实 时 计 算 衰 减 率 、 调 节 时 间 、 超 调 量 和 稳 态 偏 差 等 调 节 品 质 指 标 ， 实 时 判 断 调 节 品 质 的 优 劣 ， 在 调 节 品 质 不 好 时 ， 自 动 启 动 参 数 优 化 程 序 ， 指 导调节参数的调整与优化， 使自动调节系统在最佳状 况 运 行 ， 是 当 前 热 工 自 动 化 领 域 研 究 的 一 个 热 点 问 题。 1 调节品质的在线计算 自 动 控 制 系 统 调 节 品 质 的 优 劣 ，
44、 表 征 了 控 制 系 统克 服 外 界 干 扰 能 力 的 大 小 ， 因 此 讨 论 自 动 控 制 系 统 的 调 节 品 质 指 标 就 显 得 尤 其 重 要 。 一 个 控 制 系 统 的 调 节 品 质 好 坏 在 系 统 处 于 稳 态 的 条 件 下 是 难 以 判 断 的 ， 只 有 在 过 渡 过 程 中 才 能 鉴 别 出 来 。 典 型 的 过 渡 过 程 曲 线 如图 1 所示： 调 节 品 质 指 标 一 般 包 括 衰 减 率 、 调 节 时 间 、 超 调 量和稳态偏差等。其中衰减率(ym1ym3)/ym1， ym1 为过渡过程中的第 1 个峰值，ym3 为
45、过渡过程中 的第 3 个峰值；调节时间t 一般为从发生扰动到被 控参数进入偏离给定值 5%范围内所用的时间； 超调量 ym 为过渡过程中最大的偏差值； 稳态偏差为过渡过程水力发电 25结 束 后 被 控 量 与 给 定 值 的 偏 差 。 在 控 制 系 统 的 过 渡 过 程 中 系 统 的 稳 定 程 度 一 般 用 衰 减 率 来 衡 量 ， 快 速 性 用 调 节 时 间 来 衡 量 ， 准 确 性 用 超 调 量 和 稳 态 偏 差 来 衡 量。 在 实 际 生 产 过 程 中 ， 计 算 控 制 系 统 的 调 节 品 质 参 数 要 通 过 做 定 值 扰 动 试 验 来 实 现
46、 。 在 试 验 过 程 中 记 录 控 制 系 统 的 输 入 输 出 曲 线 ， 并 按 照 调 节 品 质 指 标 的 定 义 来 进 行 计 算 。 这 种 方 法 要 有 人 为 给 定 的 定 值 扰 动 才 能 计 算 出 品 质 参 数 ， 运 行 人 员 不 能 及 时 了 解 当 前 控 制 系 统 的 调 节 品 质 。 因 此 通 过 研 究 在 线 计 算 调 节 系 统 的 调 节 品 质 ， 可 以 实 现 对 控 制 系 统 的 控 制 效 果 进 行 在 线 评 估 。 调 节 品 质 的 在 线 计 算 是 一 种 基 于 专 家 系 统 的 方 法 ， 它
47、 可 以 模 拟 人 的 计 算 思 路 ， 在 控 制 系 统 的 实 时 运 行 中 不 断 地 检 测 系 统 中 是 否 发 生 了 扰 动 ， 有 没 有 过 渡 过 程 的 产 生 ， 如 果 检 测 到 了 过 渡 过 程 ， 就 自 动 记 录 此 段 过 渡 过 程 的 数 据 ， 并 自 动 地 根 据 调 节 品 质 指 标 的 定 义 计 算 出 相 应 的 指 标 ， 这 样 就 可 以 在 控 制 系 统 的 闭 环 运 行 中 实 时 地 进 行 计 算 ， 并 对 控 制 系 统 的 调 节 品 质 进 行实时评估。 2 控制系统的鲁棒性分析 在 控 制 系 统
48、 中 ， 抗 干 扰 和 跟 踪 设 定 值 的 能 力 是 通常 考 虑 的 指 标 ， 但 是 另 一 个 指 标 鲁 棒 性 没 有 得 到 足水力发电 26够 重 视 。 控 制 系 统 的 鲁 棒 性 是 调 节 品 质 对 对 象 参 数 变 化 的 灵 敏 度 ， 在 控 制 系 统 的 设 计 和 整 定 中 使 用 的 对 象 模 型 通 常 是 不 精 确 的 ， 在 其 它 工 作 点 模 型 可 能 会 变 化 ， 而 鲁 棒 性 好 的 系 统 可 以 承 受 较 大 的 对 象 参 数 变 化 ， 所 以 说 系 统 的 鲁 棒 性 是 非 常 重 要 的 。 然 而 一 直 没 有 一 个 关 于 鲁 棒 性 的 可 测 性 指 标 ， 这 使 得 人 们 无 法 对 控 制 系 统 进 行 深 入 的 鲁 棒 性 分 析 。 通 过 研 究 给 出 一 个 鲁 棒 性 指 标 ， 并 进 行 分 析 比 较 ， 得 出 控 制 系 统 动 态 品 质 与 鲁 棒 性 的 定 量 判 别 标 准 ， 从 而 用 于 判 别 调 节 器 参 数整定的优劣。 21 控制系统鲁棒性指标的定义 通 常 表 示 多 变 量 系 统 的 不 确 定 性 的 方 法 是 乘 性摄 动 ， 而 对 这 种 不 确 定 性 灵
