水輪發(fā)電機(jī)常見問題總結(jié)及處理方法探討

楊世海

華能西藏發(fā)電有限公司加查水電工程籌建處 西藏自治區(qū)加查縣

摘要：水輪發(fā)電機(jī)組是水電站最重要的設(shè)備之一，水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行直接決定了水電站的正常生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)水電站的運(yùn)行特點(diǎn)及設(shè)備原理，應(yīng)做好發(fā)電機(jī)組的故障分析及處理方案準(zhǔn)備工作，做到針對(duì)性的的檢查維護(hù)和計(jì)劃?rùn)z修。本文就對(duì)水電站發(fā)電機(jī)生產(chǎn)中常見問題，注意事項(xiàng)及運(yùn)行中可能碰到的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，通過必要的故障原因分析、處理方法及檢修效果從理論和實(shí)踐兩方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和探討。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；常見問題；故障；檢修

1發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

1.1發(fā)電機(jī)的構(gòu)成一般包含定子、轉(zhuǎn)子、軸承及端蓋等部件。

1.1.1 定子的構(gòu)成一般有定子鐵芯、繞組、機(jī)座、固定件以及其他結(jié)構(gòu)件。

1.1.2 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組、護(hù)環(huán)、滑環(huán)、轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。

2 水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常見問題

水電站水輪機(jī)組正常生產(chǎn)包含水輪機(jī)組正常運(yùn)行及水輪機(jī)組相關(guān)設(shè)備的正常。設(shè)備正常可靠是水電站生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而設(shè)備配合下的運(yùn)行方式的正常才能保證水電站正常將電能送出，水電站水輪機(jī)常見問題包含水輪機(jī)組運(yùn)行方式出現(xiàn)問題及水電站相關(guān)重要設(shè)備發(fā)生故障，所以水電站水輪機(jī)組常見問題應(yīng)分為兩部分進(jìn)行討論。

2.1 發(fā)電機(jī)的常見運(yùn)行方式及運(yùn)行故障

2.1.1水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式分為：1按帶負(fù)荷方式分為單機(jī)運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行兩種。2按調(diào)速器控制方式分為手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行兩種。其中自動(dòng)運(yùn)行方式又包括功率模式和頻率模式。特殊情況下為了防止破壞系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定，允許發(fā)電機(jī)短時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行。

2.1.2水輪發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行

2.1.2. 1對(duì)稱過負(fù)載運(yùn)行

2.1.2.2大容量單相負(fù)載不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。

2.1.2.3穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸入功率總與輸出功率相平衡，但勵(lì)磁電勢(shì)E0和電機(jī)端電壓U之間保持產(chǎn)生著固定相角差δ。

2.2 水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常見問題及處理。

2.2.1溫度過高超規(guī)定值運(yùn)行

發(fā)電機(jī)溫度運(yùn)行在超過額定值時(shí)，通常為空氣冷卻器的閥門未全開或者關(guān)閉狀態(tài)，應(yīng)通過檢查冷卻水判斷。如冷卻系統(tǒng)正常，通常使用方法是降低發(fā)電機(jī)的出力，使溫度正常降低。

2.2.2發(fā)電機(jī)組檢測(cè)表計(jì)不正常

水電站內(nèi)水輪發(fā)電機(jī)各種表計(jì)指示，是發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況的直接顯示。表計(jì)接線回路及其他故障，會(huì)使表計(jì)顯示錯(cuò)誤或者失靈。值班人員如果無法通過監(jiān)控系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)各類表計(jì)判斷發(fā)電機(jī)組真實(shí)運(yùn)行情況時(shí)，應(yīng)通過必要措施進(jìn)行處理，并短時(shí)間內(nèi)查出故障原因，分析并處理，避免問題擴(kuò)大化造成事故。

2.3水輪發(fā)電機(jī)的振蕩及失步原因及處理

發(fā)電機(jī)振蕩，是指當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然變化時(shí)，轉(zhuǎn)子因?yàn)閼T性作用，轉(zhuǎn)子的有功角δ不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值上，而引起負(fù)荷在設(shè)定值附近多次波動(dòng)的現(xiàn)象，而失步是指有功角δ超過90°以后，輸出功率隨δ的增大而減少，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，并與電網(wǎng)失去同步。

發(fā)電機(jī)發(fā)生震蕩及失步事應(yīng)采取的措施：

2.3.1調(diào)節(jié)增大發(fā)電機(jī)輸入勵(lì)磁電流，通過抬升機(jī)端電壓，便于機(jī)組恢復(fù)同步；

2.3.2降低水輪發(fā)電機(jī)負(fù)載，即減少機(jī)組進(jìn)水量，便于系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)拉入同步；

2.3.3使發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)解列，待震蕩消失后再接入電網(wǎng)系統(tǒng)。

3 水輪發(fā)電機(jī)定子及勵(lì)磁回路絕緣常見問題

3.1 定子絕緣繞組老化

定子繞組絕緣老化分為機(jī)械老化、熱老化、電老化，這 3 種老化方式?jīng)Q定了定子繞組絕緣的老化速度和程度。 定子線圈絕緣問題對(duì)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行有最直接的影響。發(fā)電機(jī)故障中很大一部分原因是由定子絕緣老化造成的。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中應(yīng)盡量避免引起線圈老化因素對(duì)繞組絕緣的影響，定子繞組老化是個(gè)長(zhǎng)期的，較隱蔽的過程，所以常被人們所忽視。3.2 定子運(yùn)行溫度過高。發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，因?yàn)樨?fù)荷原因，電流回路定子繞組溫度升高，而繞組溫度過高會(huì)使絕緣老化速度加快，造成發(fā)電機(jī)使用壽命縮短，甚至可能引發(fā)故障，銀子在定子制造過程中，將測(cè)溫元件提前埋入線棒之間，并用信號(hào)屏蔽線將檢測(cè)溫度信號(hào)引出，通過監(jiān)控顯示器來進(jìn)行溫度監(jiān)視。

3.3繞組絕緣污染及處理。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)油污、外部灰塵的堆積都會(huì)造成發(fā)電機(jī)絕緣繞組臟污，這將直接影響鐵芯與繞組散熱 ，還會(huì)引起繞組端部局部過熱、爬電 ，甚至絕緣擊穿并造成著火。

3.4 發(fā)電機(jī)激磁回路的絕緣常見問題

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路在生產(chǎn)運(yùn)行中因電流原因會(huì)有電感產(chǎn)生，在直流未過零時(shí)，當(dāng)發(fā)生突然斷路時(shí)，電弧熄滅瞬間產(chǎn)生過電壓，而過高的過電壓可能造成勵(lì)磁回路絕緣擊穿，造成絕緣損壞。同時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，磁極線圈發(fā)生振動(dòng)，線圈積灰、集電環(huán)臟污、接頭變形位移等 ，都會(huì)引起激磁回路絕緣性能下降和損壞。

4 水電站發(fā)電機(jī)常見問題發(fā)現(xiàn)與處理

4.3.發(fā)電機(jī)的常規(guī)檢查項(xiàng)目

4.3.1檢查油、水、氣系統(tǒng)正常，無滲漏現(xiàn)象。

4.3.2保持油、水、氣系統(tǒng)設(shè)備及元器件運(yùn)行正常，表面清潔。

4.3.3 頂起檢查制動(dòng)器閘板和制動(dòng)環(huán)，并及時(shí)更換磨損嚴(yán)重部件。

4.3.4 若發(fā)電機(jī)的定子、軸瓦、透平油及熱風(fēng)風(fēng)等溫度突然升高，應(yīng)停機(jī)檢查。

4.3.5 軸承油槽中油面突變，或油位高度變化超過規(guī)定位置時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查并處理。

4.3.6 定期用清潔絲制織物擦凈集電環(huán)表面，并清除碳粉堆積部位。

4.3.7 檢修時(shí)，條件滿足條件下應(yīng)檢查各軸瓦的磨損情況，并就磨損原因做出分析和處理。 4.3.8 經(jīng)常清理冷卻器臟污，并對(duì)冷卻回路進(jìn)行倒換操作。

4.3.9 定期更換處理各軸承油槽潤(rùn)滑油。

4.3.10 經(jīng)常性檢查定子線圈端部及結(jié)構(gòu)件形變和及外部。

4.3.11 定期檢查定子鐵芯有無松動(dòng)脫落等問題。

4.3.12 定期檢查轉(zhuǎn)子緊固件有無松動(dòng)，及時(shí)判定勵(lì)磁引接線和極間連接線是否串動(dòng)或脫開。

4.3.13 經(jīng)常檢查發(fā)電機(jī)蓋板密封性是否合格。

4.3.14 停機(jī)時(shí)檢查處理轉(zhuǎn)動(dòng)部件上的螺栓、螺母、鍵等。

4.3.15 機(jī)組應(yīng)有嚴(yán)格的檢修計(jì)劃，并在機(jī)組檢修安裝過程中，嚴(yán)格按照符合安裝技術(shù)規(guī)程進(jìn)行工作，并做好詳細(xì)的檢修記錄。

4.3.16 檢修中如需做重大問題的處理或重大技改應(yīng)與制造廠提前進(jìn)行溝通協(xié)商。

4.4.3發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行過程中的檢查與監(jiān)視

在發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行的過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件，運(yùn)行值班人員在檢查過程中應(yīng)做到“一看、二聽、三聞、四查。”。一看 是指通過查看發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，比如查看勵(lì)磁電流、機(jī)端電壓 ，調(diào)速器控制方式等數(shù)據(jù)信息 ，避免發(fā)電機(jī)出現(xiàn)缺相、超負(fù)荷 ，不正常運(yùn)行等現(xiàn)象。。二聽 ，是指用耳朵聽發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)出的聲音是否正常。如發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷輕重所發(fā)出來的聲音大小不同，軸承正常與損壞時(shí)所發(fā)出的振動(dòng)及響聲也完全不同。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音均勻平順，如聲音頻率或伴有雜音則證明發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障需查看處理。三聞 ，是指用鼻子嗅聞發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中散發(fā)出來的味道。如有較強(qiáng)烈的異味產(chǎn)生，發(fā)電機(jī)有故障出現(xiàn)，或絕緣繞組及外部線路發(fā)生故障，需及時(shí)查看處理，必要時(shí)停機(jī)檢查。四查 ，是指定期不定期對(duì)在運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查。通過對(duì)個(gè)數(shù)據(jù)的采集和分析做好機(jī)組負(fù)荷分配，避免機(jī)組運(yùn)行在振動(dòng)區(qū)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)應(yīng)定期進(jìn)行巡視和檢查。

參考文獻(xiàn)

[1] 李煜庭；；水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與維護(hù)要點(diǎn)分析[J]；黑龍江科技信息；2010年16期

[2]吳岳鵬.水電站發(fā)電機(jī)組常見故障以及維修[J].科技資訊，2011（5）.

[3] 李強(qiáng)；周鵬；張慶杰；；小型水電站電氣設(shè)備常見故障與排除[J]；山東水利；2010年06期

[4]胡虔生，胡敏強(qiáng) 《電機(jī)學(xué)》第二版 中國(guó)電力出版社

[5] 朱躍亮；；水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降原因分析及處理[J]；華電技術(shù)；2010年10期