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水電站綠色水力機械設計探討
蔣斌 2016/2/27 10:38:57
摘要：本文以水電站為主題，探討其中的綠色水力機械設計方面的相關問題。首先對其進行了簡要概述，主要從水輪機、攔魚措施、“黑啟動”電源、振動噪聲、電磁污染、電磁輻射等方面進行具體分析。希望通過本文初步論述可以引起更多的交流與討論，同時希望可以為該方面的研究提供一些可資利用的信息，以供參考。
關鍵詞：水電站；水力機械；設計；環(huán)保；綠色
伴隨時代進步、社會發(fā)展，我國向現(xiàn)代化的建設工作已初步完成，與此同時，經(jīng)濟增長與物質(zhì)生活水平的提高，極大的促進了消費市場的活躍、品質(zhì)化生活欲求傾向的增強；隨著這些改變，人們對于電力需求出現(xiàn)增長，在水電站的建設方面，對水力機械設計方面的環(huán)保要求也在不斷提升。這些改變，與21世紀人類生存的困境、環(huán)境污染、資源能源消耗與浪費以及生態(tài)破壞密切相關，因此，需要加強水力機械設計中的環(huán)保工作，并盡可能采取一些有利的措施，實現(xiàn)水電站水力機械綠色設計。
一、水輪機的環(huán)保
眾所周知，當魚進入水輪機系統(tǒng)時會造成傷害，而且傷害程度直接由魚的體型、大小，水輪機的類型、運行范圍等造成。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，小型水輪機中的葉片撞擊是造成這方面危害的主要因素，因而應該加強對于葉片撞擊問題的研究，以此減少其對魚類造成的傷害。具體而言，應該減少葉片數(shù)量，降低梯度壓力，這樣，就可以為魚類留下一個過往通道，避免意外發(fā)生；另一方面可以加長葉片、減少壓力梯度造成的壓力、剪切應力（沿壁）、沖擊力（作用于葉片）等；實驗表明，標準轉(zhuǎn)輪傷魚率在2.5%，而小型間隙轉(zhuǎn)輪可以將其減低至1.5%，同時，這種小型間隙轉(zhuǎn)輪的使用可以提升水輪機的工作效率，提高率達到3%左右。在這方面，有時曝氣式水輪機（中國）、環(huán)保型渦旋形水輪機（美國）。近年較新的水輪機設計中，提倡水下部件的潤滑，以無油無潤滑劑的研究為其發(fā)展方向，無油操作、無油軸承等的研究極大的推動了水輪機向環(huán)保型方面的發(fā)展。
二、攔魚措施
從上面探討水輪機環(huán)�？芍�，要減少機械對于水生生物的傷害，尤其是對種類繁多、數(shù)量巨大的魚類產(chǎn)生了負面影響。因此，在研究水輪機的同時，還應該注重采用較為傳統(tǒng)的思維方式，對魚類進行阻攔，在這方面可以采用一些隔離措施，也可以進行機械預防，經(jīng)近年來的研究可知，攔魚機的發(fā)明與應用，更好的促進了這方面的進步與發(fā)展，主要是在水輪機進口壩的前河段中，對向下游洄游的魚群進行驅(qū)攔；如同飛機場對鳥類進行干擾一樣，也可以利用聲光或信號等配套設備與技術(shù)，進行魚群的驅(qū)攔；另外，就是積極宣傳環(huán)保思想，加大執(zhí)行與監(jiān)督力度，逐步落實對魚類的保護。
三、“黑啟動”電源
停電事件產(chǎn)生的后果，讓人們懂得了預防可能出現(xiàn)問題的重要性，并且采取了諸多有利措施。在水電站的“黑啟動”電源即是一種，它以化學鉛酸蓄電池為主，有害物質(zhì)多，對人、對環(huán)境都有所不利，因此，應該做好廢品加收工作；另一方面，加大技術(shù)研究，最好是采用多臺機組冷卻系統(tǒng)，并在其引水管道上進行小水輪發(fā)電機組的設置，以此取代化學鉛酸蓄電池，既經(jīng)濟又環(huán)保，而且可以將其作為“黑啟動”的備用電源。
四、噪音污染、電磁污染、電磁輻射
首先，在振動噪聲方面，因水電站規(guī)模龐大，振動力強，噪聲大，因此會帶來公共環(huán)境的危害，并引發(fā)噪音污染，所以，在具體的水電站設計中，應該采用一些環(huán)保措施解決此類問題。具體而言，水電機組、動力設備等主要與電磁、水利、機械三種因素相關，因此，應該從這幾方面進行嘗試，并克服這些問題。在電磁振頻、機組大部件振頻、廠房混凝土構(gòu)件振頻等方面，應該防止共振的產(chǎn)生，因為共振所形成的強大振頻會帶來更大的危害與影響。因此，在設計時，應該以機組穩(wěn)定性為先，然后再進行效率方面的提升與研究；另外，應該加強試驗，利用光導纖維等進行全流道的觀察，并利用數(shù)據(jù)測算與分析，逐步提升對噪聲污染問題的解決，盡可能的吸收與減少各種可能性的“振頻”。
其次，在電磁污染方面，電磁振動噪聲可利用定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極加以解決；對于空壓機、水泵等這些輔助性設備，通常以減振為宜，如橡膠墊的鋪設、裝置減振喉等，最主要的是采用對癥治療的方法，進行具體問題具體解決；另一方面，也可以通過更換振動噪音更小的設備，從而保證生產(chǎn)運行的有序與對環(huán)境的保護，工作人員的健康等。
第三，在電磁輻射方面。金屬具有自身獨特的性質(zhì)，而且會造成各種電磁輻射。水電站也不可避免會產(chǎn)生電磁，而且由電磁帶來諸多干擾源，這是因為在水站生產(chǎn)中，需要電流的不斷調(diào)整，加上自然雷電、大爆炸、繼電器等等方面的干擾源的出現(xiàn)，造成電磁輻射。通常認定，射頻抗擾性、靜電泄放、電源線抗擾性等指標即是用來對其進行規(guī)范的，但實際的生產(chǎn)運營中，必然會因各種可能性因素，造成廣泛的電磁輻射問題。所以，應該加強測量監(jiān)視，并對準（未完，下一頁）
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