水車ユニットの不安定な運転は、水車ユニットの振動につながります。水車ユニットの振動が深刻な場合、深刻な結果をもたらし、プラント全体の安全性にさえ影響を及ぼします。したがって、水車の安定性を最適化する対策は非常に重要です。どのような最適化対策がありますか？
1) 水車の水力設計を継続的に最適化し、水車設計における性能設計を向上させ、水車の安定運転を確保する。そのため、実際の設計業務においては、設計者は確かな専門知識を有するだけでなく、自身の業務経験と組み合わせることで設計の最適化に努める必要がある。
現在、数値流体力学（CFD）と模型試験が広く利用されています。設計段階では、設計者は業務経験を組み合わせ、CFDと模型試験を業務に活用し、ガイドベーン翼、ランナーブレード翼、吐出コーンを常に最適化し、ドラフトチューブの圧力変動振幅を合理的に制御するよう努めなければなりません。現在、ドラフトチューブの圧力変動振幅範囲については、世界的に統一された規格はありません。一般的に、高落差発電所の回転速度は低く、振動振幅は小さいですが、低落差発電所の比速度は高く、圧力変動振幅は比較的大きくなります。
2) 水車製品の品質管理を強化し、メンテナンスレベルを向上させる。水車設計段階において、水車製品の品質管理を強化することは、運転安定性を向上させるための重要な手段でもある。そのため、まず水車流路部の剛性を向上させ、水圧作用による変形を最小限に抑える必要がある。さらに、設計者は、吸出し管固有振動数、低負荷時の流動渦帯周波数、ランナ固有振動数の共振の可能性についても十分に考慮する必要がある。
さらに、ブレードの移行部は科学的に設計する必要があります。ブレード根元の局所的な補強には、有限要素解析法を用いて応力集中を軽減する必要があります。ランナーの製造段階では、厳格な製造プロセスを採用し、材料にはステンレス鋼を使用する必要があります。最終的には、3次元ソフトウェアを用いてランナーのモデリングを設計し、ブレードの厚さを制御する必要があります。ランナーの加工後は、重量の偏りを防ぎ、バランスを向上させるためにバランステストを実施する必要があります。水車の品質をより確実にするために、その後のメンテナンスを強化する必要があります。
これらは水車ユニットの安定性を最適化するためのいくつかの対策です。水車ユニットの安定性を最適化するには、設計段階から着手し、実際の状況と作業経験を組み合わせ、模型試験で継続的に最適化・改善していく必要があります。さらに、運用中の安定性を最適化するにはどのような対策が必要でしょうか？続きは次回の記事でご紹介します。
使用中の水力発電機ユニットの安定性を改善し最適化する方法。
水車は使用中に、ブレード、ランナー、その他の部品に徐々にキャビテーションや摩耗が発生します。そのため、定期的に水車の異常を検知し、修理する必要があります。現在、水車メンテナンスにおいて最も一般的な修理方法は、補修溶接です。具体的な補修溶接作業においては、変形した部品の変形に常に注意を払う必要があります。補修溶接作業が完了したら、非破壊検査を実施し、表面を滑らかに研磨する必要があります。
水力発電所の日常管理を強化することで、水車ユニットの正常な運転を確保し、運転安定性と作業効率を向上させることができます。
① 水車ユニットの運転は、関連する国家規制を厳格に遵守して管理されなければならない。水力発電所は一般的に、系統における周波数変調とピークカットの任務を担っている。短期的には、保証運転範囲外での運転時間は基本的に避けられない。実務においては、運転範囲外での運転時間を可能な限り5%程度に抑える必要がある。
② 水車ユニットの運転条件においては、振動領域を可能な限り回避する必要があります。フランシス水車は一般的に1つまたは2つの振動領域を有するため、水車の起動・停止段階では、振動領域を可能な限り回避するために横断方式を採用することができます。また、水車ユニットの日常運転においては、起動・停止回数を可能な限り減らす必要があります。頻繁な起動・停止の過程では、水車速度と水圧が継続的に変化し、この現象はユニットの安定性にとって極めて不利となるためです。
③ 新時代において、科学技術は急速に発展しており、水力発電所の日常運転においては、水車ユニットの運転状態をリアルタイムで監視する高度な検出技術も活用し、水車の運転安定性を確保する必要がある。
これらは水力発電ユニットの安定性を最適化するための対策です。最適化対策を実際に実施する際には、具体的な状況に応じて科学的かつ合理的に最適化計画を設計する必要があります。また、通常のオーバーホールおよびメンテナンスの際には、水車ユニットの固定子、回転子、およびガイドベアリングに問題がないか注意し、水車ユニットの振動を回避してください。
投稿日時: 2021年9月24日
