目前遇到的主要问题

从目前掌握的资料分析，不能满足稳定运行范围的机组问题主要出现在高水头，在额定水头及低于该水头的水头段内，通常都能满足要求，即使不能满足要求也大多是选型、设计和制造安装的问题和运行范围的规定是否合理无关。其原因是，额定水头以下稳定运行的功率范围是真正按运行水头的最大可能出力的百分比确定的，因为最大保证功率是按最大可能出力保证的。在该运行范围内，水轮机的能量、空化及稳定性等性能均处于最优或较优区域。但对于高水头来说，尽管水轮机有能力多发电，由于受额定出力的限制，也只能发到该额定出力。按照原来的规定，在额定水头以上，并非按最大可能出力来限制稳定运行的范围，而是以额定出力的百分比来确定该范围。当水轮机在高水头、低负荷区运行时，如工作在稳定运行区下限时，相对于其最大可能出力的百分比会很低，且水头越高该百分比越低。在此条件下，水轮机效率、空化性能及稳定性肯定会更差，要求其仍然满足稳定条件显然有点勉为其难。

其实，该问题在过去已经存在，只是因为水头变幅没现在大，或机组尺寸没现在大，刚度没现在小，问题并不突出。现在，不仅出现了许多巨型机组，还有不少电站因为防洪等其他要求，使电站水头变幅非常大，给电站的稳定运行带来一系列新的问题。以三峡电站为例，电站的最高水头和最小水头之比高达1.85，最高水头和额定水头之比也高达1.4。如按最大出力是额定出力710MW计算，45%额定出力只有319.5MW。以左岸采用的某水轮机转轮为例，其在最高水头的机组最大可能出力约为1130MW，319.5MW只占其28.3%，水轮机效率、空化性能都比较差，显然很难保证稳定运行。为此，三峡电站增加了“最大出力”，实际上是将额定出力和额定水头都向上做了调整。三峡电站的最大出力是840MW，其45%是378MW，对应于最高水头最大可能出力的比例已经上升到33.5%，和额定出力调整前相比，已有很大进步，但仍难以保证该工况点的稳定运行。

造成上述这些问题的真正原因不是水轮机转轮。即使更换成其他转轮，在如此高的水头变幅条件下，也很难满足小负荷的稳定运行要求。其真正原因是：我们错误地用发电机出力限制的百分比作为了水轮机运行范围的边界，而发电机的最大出力限制点和水轮机并无直接关系，是人为设计确定的。因此，我们认为：这样的规定是不科学的，不严谨的，操作起来比较困难，一些水头变幅大的电站根本无法实现，规定成了一纸空文。为保证国家标准的严肃性和可操作性，必须对该稳定运行范围进行调整。