Sponsored Content

With increased intermittent renewable penetration, 水电机组由基本负荷转向灵活运行的数量逐年增加. 这种新的运行模式需要频繁的启动/停止和负载变化，给这些机组带来了新的机械挑战，影响了可靠性和发电成本. Black & Veatch拥有评估潜在风险的专业知识，并提出解决方案，以保护或维护在新环境下运行的业主设备，重点是避免未来的强制中断.

Rotor

Rotor parts are highly impacted by low cycle fatigue, including the rotor spider, rim, poles, field winding, and brake system.

由于热膨胀，磁场绕组是最常见的故障形式. 再加上离心力作用下的转子轮缘生长，导致接头疲劳开裂. 现场评估和疲劳分析可以提供详细的设计评估，这将有助于识别和防止此类故障.

固定在转子边缘的极点易受裂纹的显著应力施加在循环操作. 有经验的工程师可以进行有限元分析，评估由于裂纹扩展而导致的灾难性失效风险.

在20世纪60年代之前的设计可能是将转子边缘与支架整体铸造，有时甚至包括极体-由于离心力，其结构受到高箍张力.

Starts and stops also impact the brake system – jacks, braking pads, 和制动环-转子制动环开裂和制动垫磨损. 大多数水力发电机组最初设计为每几个月停一次，甚至一年停一次. 灵活的操作有时需要制动系统每天使用几次. 这大大增加了磨损，降低了制动系统的使用寿命.

On top of starts and stops, 负荷变化和部分负荷增加振动，影响轴承和引起疲劳和磨损的所有转子部件.

Stator

Stator components are also affected by starts/stops. Although the specific effects may be less obvious, 在循环运行过程中，主要受温度变化的影响.

On cores with splits, 每次循环时，温度由冷到热的变化会导致核心部分的移动. 位移可以发生在芯裂的底部槽处, bringing severe stress to the coil in this slot. 根据核心固定在框架内，也可能发生波动和屈曲.

该部件最常见的故障形式是定子绕组主绝缘损坏导致接地短. After several thermal cycles, the stator winding may present internal delamination, 产生空隙，增加局部放电，降低部件使用寿命. 专用的内电晕保护(ICP)可以防止这种故障模式.

劈裂时的核心热点需要特别注意，应该在全诱导水平下进行核心循环测试. EL-CID试验也应考虑检测短芯层.

最近的研究表明，每一个新的启动周期，定子绕组的使用寿命可能从5到10小时减少.

Black and Veatch Can Help

Flexible operation brings challenges Black & Veatch understands. With the proper assessment and evaluation of OEM drawings and documents, 可以在初始阶段检测到故障模式，从而产生减少强制中断风险的最佳解决方案.

Using electromagnetic and mechanical FEA (Ansys), proprietary analytical tools, and high level expertise from OEMs, Black & 威奇可以提供特定的部件分析，以减少特殊操作条件下对使用寿命的影响.

在柔性运行模式下，构件评估的主要目标是利用有限元分析的方法识别风险, fatigue assessment, vibration investigations, rotor dynamics and fitness for-service analysis. Black & Veatch能够分析受影响的部件，并确定潜在的失效模式——裂纹或其他迹象——如何影响针对短期断裂和长期疲劳的安全边际.

即使当额外的能力是可用的单位的提升, 灵活的操作模式给这个场景带来了额外的挑战. 在提升方法之前，常见的问题是:“从可用的水流中可以提取的最大能量是多少??以及“必须对动力系统和平衡做些什么。
电厂在灵活的运行模式下实现这一最大功率?” Black & Veatch can make a complete analysis of the generator, shaft, excitation system, generator mechanical and electrical components, step-up transformer, power bus, cooling system, stator harmonics, 以及转子动力学，以验证在这种特殊工况下的研究.

To find out more about Black & 威奇灵活操作条件的经验访问: www.bv.com/hydro