淺談中小型水電站水輪發(fā)電機(jī)組的檢修特點

楊忠文

(中國國電集團(tuán)大寨水力發(fā)電廠，云南 曲靖 655800)

1 水輪發(fā)電機(jī)組的檢修分類

1.1 臨時性的檢修

臨時性的檢修內(nèi)容主要有：改進(jìn)自動控制系統(tǒng)、完善設(shè)備運行的可靠性、消除轉(zhuǎn)動部件的異常、改善某些機(jī)構(gòu)的運行狀態(tài)，防止設(shè)備工作異常引起發(fā)電機(jī)組的停機(jī)事故。臨時性檢修并不是無章可循隨性而為的，中小型水電站應(yīng)時刻記錄發(fā)電機(jī)組在運行中遇到的異常狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)的問題，并據(jù)此制定出臨時性檢修的規(guī)程和計劃表，之后嚴(yán)格按照計劃執(zhí)行。

1.2 計劃性的檢修

計劃性檢修必須要得到電網(wǎng)調(diào)度的許可證才能進(jìn)行。計劃性檢修因檢修程度的不同，又分為小修、大修、擴(kuò)大修三種。

計劃性小修的周期通常為一年，工期在十天左右。計劃性小修的內(nèi)容主要包括：零部件檢查、更換配件、預(yù)防性測試、定期調(diào)整測試等。

計劃性大修周期較長，通常情況下為兩到三年，視具體情況而定，工期大約在一個半月左右。計劃性大修主要解決經(jīng)計劃性小修和臨時性檢修無法解決的設(shè)備故障和缺陷問題。計劃性大修時，需要對某些機(jī)構(gòu)和復(fù)雜部件進(jìn)行拆除，拆除多少視損壞程度而定。一般來說發(fā)機(jī)組的損壞有經(jīng)常性損壞和事故損壞兩種。經(jīng)常性損壞是指由于部件運動時的相互摩擦、泥沙磨損、水流汽蝕、各種振動導(dǎo)致的損壞，經(jīng)常性損壞一般是可預(yù)測的，并且是持續(xù)的、漸變的。事故損壞發(fā)生的幾率非常小，它不決定檢修的周期。

計劃性擴(kuò)大修周期最長，通常為三到五年，工期大概為三個月。計劃性擴(kuò)大修要將發(fā)電機(jī)組全部拆卸分解，修復(fù)或更換運行中所有被磨蝕和損壞的零部件，改善機(jī)組經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)，提升機(jī)組性能，協(xié)調(diào)機(jī)組各個機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，在高水頭的水電站，水流沖擊較大且含有泥沙，一般一到二年便進(jìn)行一次計劃性擴(kuò)大修，因為此時轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)水受到嚴(yán)重的泥沙磨蝕，不及時修復(fù)將引起事故停機(jī)。相反，在低水頭的水電站，計劃性擴(kuò)大修的周期可延至七到八年一次。

2 水輪發(fā)電機(jī)組的檢修流程

2.1 檢修前期的準(zhǔn)備階段

檢修前期的準(zhǔn)備階段，一般流程為查閱以往檢修記錄、確定檢修項目、制定檢修技術(shù)措施、準(zhǔn)備檢修工具和所需材料、安排檢修工期等。

2.2 檢修中期的處理階段

檢修處理的執(zhí)行階段一般嚴(yán)格按照前期制定的工期、標(biāo)準(zhǔn)和檢修項目進(jìn)行，如需變更必須征得負(fù)責(zé)人的同意，并補(bǔ)充好相關(guān)的施工方案。檢修的結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)要作詳細(xì)記錄，并同以往的檢修記錄作比較。從比較中看出設(shè)備的檢修質(zhì)量和損壞程度，確定零部件的使用壽命等。

2.3 檢修后期的試驗階段

檢修完畢之后，必須對檢修質(zhì)量和效果進(jìn)行評估，以保證機(jī)組修后能安全、有效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運行。后期的試驗階段包括確保機(jī)組的正常運行，其次查看電氣試驗是否嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3 水輪發(fā)電機(jī)組的檢修注意事項與新工藝

3.1 注意事項

若沒有特別的需要，盡量避免對機(jī)構(gòu)和某些部件的拆卸，即盡量減少計劃性擴(kuò)大修的周期，因為各個機(jī)構(gòu)和運行部件都是互相聯(lián)系的，任意地拆卸將減少部件的使用壽命，損壞機(jī)構(gòu)的運行狀況。延長檢修的周期同時，要兼顧到零部件的磨損情況和某些機(jī)構(gòu)性能下降的狀況，以及設(shè)備的運行風(fēng)險等。二者兼顧，才能保障發(fā)電機(jī)組的長期穩(wěn)定運行。避免全部拆解發(fā)電機(jī)組，特別是油壓裝置、推力軸承、轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)、自動化原件應(yīng)盡量避免拆卸。

3.2 檢修新工藝

調(diào)整機(jī)組中心。對于由彈性支柱的推力軸承，只需將彈性箱視為大彈簧，就可以充分地利用推力軸承有限的徑向搖擺和有限的軸向伸長和壓縮。在此項作業(yè)進(jìn)行中，首先確定好移軸的方向，在水平的方向盡量做好約束，然后用頂絲或者是千斤頂、導(dǎo)軸瓦等將軸向移動的方向頂移過去1mm，再把轉(zhuǎn)子頂起1到2mm，用來消除彈性箱的一個搖擺彈力，放下；重復(fù)幾次便可。彈性箱受力調(diào)整。將主軸的中心移好，鏡板的水平控制在一個允許的范圍之內(nèi)，約束發(fā)導(dǎo)、水導(dǎo)，頂起轉(zhuǎn)子到鏡板稍微離開推力瓦面，調(diào)整好測表基準(zhǔn)，落下轉(zhuǎn)子，計算數(shù)據(jù)，調(diào)整好抗重螺栓，再次頂起轉(zhuǎn)子，然后復(fù)核數(shù)據(jù)。電動盤車措施。鏡板水平、高程、主軸中心都調(diào)整好后，置彈性箱于剛性狀態(tài)，發(fā)導(dǎo)瓦之間的間隙調(diào)為0，然后按照正常方式盤車。

4 模糊專家系統(tǒng)在水輪發(fā)電機(jī)組檢修中的應(yīng)用

4.1 模糊專家系統(tǒng)的構(gòu)成

故障診斷模糊專家系統(tǒng)是人工智能方面的重要研究，充分地應(yīng)用專家的經(jīng)驗知識，容易擴(kuò)充和修改，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)部門。模糊專家系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、知識庫和推理機(jī)、征兆提取和征兆轉(zhuǎn)換、黑板等五部分組成。

數(shù)據(jù)庫主要是儲存一些必要的和運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，為模糊專家系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

知識庫由規(guī)則庫和事實庫兩部分組成。規(guī)則庫存放機(jī)組運行規(guī)格，檢修規(guī)程，檢修工程師和運行工程師的經(jīng)驗。事實庫中存放發(fā)電機(jī)組的基本參數(shù)和設(shè)備改造記錄。

推理機(jī)即根據(jù)當(dāng)前機(jī)組的運行信息和以往的狀況，激活在知識庫中的規(guī)格，刷新動態(tài)的數(shù)據(jù)庫，儲存推理軌跡，最終對診斷的結(jié)果予以解釋。

征兆信息提取是指對實時能夠檢測到的信息進(jìn)行分析和選擇，從而提取出對故障反應(yīng)最為敏感的信息。征兆轉(zhuǎn)換是為ES推理作基礎(chǔ)的，將征兆信息通過隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)地隸屬度表示。

黑板是儲存中間結(jié)果的，并且具備動態(tài)的刷新功能能夠指導(dǎo)推理機(jī)的工作。

4.2 溫度異常故障事例

水輪發(fā)電機(jī)組在運行的過程中由于設(shè)備運轉(zhuǎn)和損耗，必然會產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象。一般導(dǎo)致溫度升高的因素有機(jī)械損耗、磁損耗、電損耗、冷卻系統(tǒng)的不正常工作等。故障模糊專家系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，規(guī)則采用類的概念進(jìn)行處理。一般表示為：

RULE1：if(冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫差較小)and(發(fā)電機(jī)定子繞組溫度較高)and(定子鐵芯的溫度較高)then(冷卻效果不良)explan(冷熱風(fēng)路有短路or冷熱風(fēng)道隔熱不好)

RULE2：if(冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫差較大)and(發(fā)電機(jī)各部溫度較高)then(造成冷卻風(fēng)量不足)explan(通風(fēng)管道堵塞，風(fēng)阻增加)

RULE3：if(冷卻器進(jìn)出水的溫差較小)and(發(fā)電機(jī)各部的溫度較高)and(冷卻介質(zhì)入口溫度與冷卻器進(jìn)水溫差較大)then（冷卻效率較低）explan(冷卻器有積污)

RULE4：if(冷卻器進(jìn)出水溫差較大)and(發(fā)電機(jī)的溫度較高)and(冷卻介質(zhì)入口溫度和冷卻器進(jìn)水溫差較大)then(冷卻水量不夠)explan(冷卻器的通水管道有堵塞)

結(jié)論

中小型水電站在電力系統(tǒng)中是一個非常重要的組成部分，定期的檢查和修理是至關(guān)重要的。檢修人員和運行人員應(yīng)當(dāng)通力合作，權(quán)屬明確，充分了解發(fā)電機(jī)組的運行狀態(tài)和發(fā)電機(jī)的性能特點，以便提早發(fā)現(xiàn)機(jī)組的故障并予以解決，既要縮小檢修的規(guī)模和工期，又要確保機(jī)組穩(wěn)定高效運行。在檢修過程中充分利用現(xiàn)代化技術(shù)，能大大縮小檢修的工期，提高檢修的效率，檢修人員應(yīng)當(dāng)充分予以重視和運用。

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