1　问题的由来

1.1　混流式水轮机运行稳定范围的由来

影响水轮发电机组稳定性的因素主要包括机械、电气和水力原因。机械原因主要包括转动部分的质量不平衡、轴线弯曲、轴线不对中、转动部件与固定部件的碰撞摩擦、瓦间隙大或推力轴承的推力轴瓦不平和推力头松动等原因引起的振动等；振动的电气原因主要包括转子绕组短路、定子和转子间气隙不均匀、磁极的次序错误、定子铁芯松动等引起的振动；水力因素主要包括卡门涡列、尾水管涡带、水封间隙不等、过流部件水流不均匀、狭缝射流/空腔汽蚀引起的振动、压力管道中水力振动等。以上影响导致机组振动的原因部分是混流式水轮机固有的特性导致的，如压力脉动引起的振动；部分原因是偶然性的，可以通过控制设计、制造、安装、检修环节的质量以减少机组的振动，如机械故障、电气故障和一般水力原因。

混流式水轮机水力设计时，通常按进口无冲击或略带一点正冲角，出口法向或略带一点正环量的原则进行设计，该工况点称为最优工况点或设计工况点。在实际运行过程中，电站的水头和实际机组的出力决定的运行工况，往往不是最优工况，必然导致水轮机存在一定的出口环量，引起过流部件中的压力脉动，从而导致水力不平衡，并引起水轮发电机组各部件产生不同程度的振动[1]。因此，排除机组制造和安装过程的因素，机组的运行工况对机组的稳定性起到决定性的作用。

为了避免水轮发电机组运行过程中长期存在过大的振动，影响机组的安全，需要机组在一定的工况范围内运行，这一能保证机组长期稳定运行的工况组合，称为机组的稳定运行区。

1.2　当前国标对混流式机组稳定性及稳定运行区的相关规定

《水轮机基本技术条件》（GB/T 15468）要求混流式水轮机在各水头下45%～100%机组保证出力范围内均能稳定运行，同时也要求机组在除过速运行以外的各种运行工况下的振动和摆度峰峰幅值不超过一定的范围[2]。

在水电站的实际运行过程中，目前一般通过升降水位过程中实测的振动摆度数据，结合规程规范规定的水轮发电机组振动限值，来确定机组的稳定运行区，并指导机组的实际运行。