环境对水轮机的影响

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摘要：这篇自然环境论文发表了环境对水轮机的影响，在西藏地区，海拔高的地方，水轮机出力较低，在高原环境下，设备使用寿命降低，运行成本提高。论文探讨了海拔对尾水管进口最低压力的影响，建议在水导轴承油箱内安装加热器，油温低于临界值时便启动加热器。

　　这篇自然环境论文发表了环境对水轮机的影响，在西藏地区，海拔高的地方，水轮机出力较低，在高原环境下，设备使用寿命降低，运行成本提高。论文探讨了海拔对尾水管进口最低压力的影响，建议在水导轴承油箱内安装加热器，油温低于临界值时便启动加热器。
 

　　关键词：自然环境论文, 水轮机,机械运行

　　1海拔高度

　　1.1对重力加速度的影响

　　gΦ,1980=1+0.00530244sin2Φ-0.00000585sin22Φ(1)水轮机的出力计算与当地的重力加速度息息相关。据1980年标准正常重力加速度为9.780327m/s2，多布电站纬度为29.02°，海拔为3056.50m，根据公式(1)及“海拔高度每增加1m，重力加速度相应减少3.09×10-6m/s2”计算出电站重力加速度为9.785m/s2，比标准正常重力加速度降低0.0082m/s2。仅考虑g，多布电站水轮机出力较平原低，进而得出高原水轮机出力较低。

　　1.2对安装高程的影响

　　若水轮机安装地点的海拔高程为▽，应当用大气压力值减去修正值▽900。据实际要求，海拔大于3000m继续使用▽900的修正是偏大的。因此，急需相关学者研究出一个与水电站实际运行情况相符的计算公式，以确定高原水电站的安装高程。式中，H为水轮机安装地点的海拔高程(km)，e=2.718。

　　1.3对尾水管进口最低压力的影响

　　多布电站为灯泡贯流式水轮发电机组，其尾水管出口顶部较高，流道过流量及尺寸较大。考虑在枯水期运行，应依据下游可能出现的最低尾水位来复核安装高程。在确定安装高程时，除满足多种工况下的汽蚀要求外，还应满足机组在最低尾水位时尾水管出口顶部应有一定淹没深度，一般不小于0.5～1m[3]，此举亦是为保证机组安全稳定运行。高原尾水管进口最低压力应作高程修正，修正公式为[1]：

　　2大气压、温度和湿度

　　由表1得[4]，随海拔高度增加，湿度、相对大气压和相对空气密度均下降。据多布电站厂房海拔，参照表1可得：湿度为3.68g/m3，相对大气压为海平面的69.5%，相对空气密度为海平面的74.5%;按照“海拔高度每增加100m，温度降低0.6℃”计算温度得出电站的多年平均温度较海平面低18.34℃。

　　2.1对油系统和气系统的影响

　　西藏地区的低温会影响透平油系统和绝缘油系统的工作效率，进而影响水轮机的运行。油在低温条件下变质，流动性能降低，继而使运动阻力增大，加速了水轮机及其他机械设备磨损，影响液压件正常工作。与此同时，油水混合区在低温时易产生石蜡阻塞管道。气系统中空压机、气罐选择计算，尤其是具备调相运行电站的气系统设计，都与湿度、大气压、温度有关[5]。为实现控制运行机组水导轴承内油温不低于某一临界值，建议在水导轴承油箱内安装加热器，油温低于临界值时便启动加热器。

　　2.2对机械运行的影响

　　高原昼夜温差大，温度瞬变导致膨胀系数差异大的零件之间配合失效，出现裂缝、零件互相咬死等不良现象，同时还会引起凝露，导致设备受潮，电路短路，加速腐蚀。许多以燃油为动力的机械因高原缺氧，油料无法充分燃烧致使出力降低，柴油发电机组的机械效率是额定功率的0.6～0.75倍，在缺氧严重的冬季，其出力仅为额定出力的0.5倍。由于气压低和水的沸点低，相同质量水带走的热量少，导致冷水降温方法效果不佳。

　　2.3温度对水轮机空蚀的影响

　　水电站气温和水温对水轮机空蚀有一定的影响。相关资料表明[3]：空蚀体积随温度的增加而增大，汽蚀体积在20℃时最大，这时的值比10℃和26℃增大约6%，但汽蚀速度在10℃和20℃范围内几乎不随温度变化，当大于20℃时，空蚀速度呈减小趋势[3]。雅江水温近7个月均在10℃以下，其余时间的水温也远低于20℃。仅考虑水温，高原水轮机汽蚀程度相对较低。

　　3结语

　　本文研究了地处高原，机组单机容量大，运行水头高且水头变幅大的水轮机运行情况：①理论计算多布电站的重力加速度，阐述其对水轮机安装高程、水轮机尾水管进口最低压力的影响，但文中公式均为参考，是否实用有待考证;②对多布电站的大气压、温度和湿度进行定量分析，分别讨论其对油气系统、机械运行和空蚀的影响，但文中仅考虑三者各自的影响，综合考虑有待进一步研究;③在今后高原水轮机设计、优化机组结构形式时应综合考虑自然环境影响。

　　参考文献：

　　[1]赵明琴，高瑜.西藏高海拔地区大型机组参数选择探讨[J].水力发电，2013(10)：61-64.

　　[2]白希明.谈高海拔地区合理确定水轮机安装高程[J].小水电，1995(3)：19-20.

　　[3]苏守坤.对高海拔地区水轮机汽蚀的探讨[J].沈阳农业大学学报，1998(1)：79-81.

　　[4]刘书锦.高海拔地区电除尘器极配形式的探讨[J].电力科技与环保，2001(4)：22-23.

　　[5]赵明琴，陈祖文.高寒及高海拔地区巨型水轮机组设计探讨[J].人民长江，2013(9)：93-96.

　　作者：蔡显赫 单位：西藏大学农牧学院

　　推荐阅读：《资源环境与工程》曾用刊名：湖北地质;湖北地矿，1978年创刊，是地质科技人员了解行业发展动态、前沿理论及科学技术方法的窗口和学术交流平台;也是钻探机械设备、仪器市场促销的广告直通车。

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