水電廠水輪機檢修方式及能量問題分析

張源

【摘 要】論文首先分析了水電廠水輪機檢修的組織和管理方式，提出了水電廠水輪機存在的主要故障，并有針對性地提出了水電廠水輪機的檢修具體措施，最后對加強檢修管理，提高檢修質(zhì)量的方式進行了論述，以促進水輪機實現(xiàn)更好運行。

【Abstract】The paper firstly analyzes the organization and management mode of hydro-turbine maintenance in hydraulic power plant， puts forward the main faults of turbine in hydraulic power plant， and puts forward some specific measures for the maintenance of hydro-turbine in hydraulic power plant. Finally， the ways of strengthening maintenance management and improving the maintenance quality are discussed， so as to promote the better operation of hydraulic turbines.

【關(guān)鍵詞】水電廠;水輪機檢修; 能量問題分析

【Keywords】hydraulic power plant; hydro-turbine maintenance; energy problem analysis

【中圖分類號】TU723? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）01-0171-02

1 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，人們對電力需求越來越高。但是由于電力在發(fā)電過程中容易受到很多因素的影響，導致水電廠運行無法達到最佳狀態(tài)。因此，需要對水輪機的檢修方式及其能量問題進行分析，以提高水輪機檢修的可靠性和準確性。

2 水電廠水輪機檢修的組織和管理方式

不論是單機運行的水輪發(fā)電機組還是并網(wǎng)運行的水輪發(fā)電機組，都要求水輪的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。而由于水輪機的負荷不斷發(fā)生變化，導致水輪機難以保證穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，從而造成頻率不斷變化，影響電能的質(zhì)量。并且若是水輪機轉(zhuǎn)速過大，可能會對其零部件造成不利影響。機組的輸出功率與外界負荷密切相關(guān)，負荷的變化實時影響機組的輸出功率，而機組的輸出功率決定于水輪機的進水流量，水輪機的流量又決定于水輪機的導葉開度，因此，只有跟隨外界負荷的變化來改變水輪機導葉的開度，才能有效保持水輪機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，而調(diào)速器就是這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。若是由于發(fā)電機跳閘系統(tǒng)負荷突然減少，都會造成水輪機的輸出功率超出發(fā)電機的電磁力，從而導致發(fā)電機組轉(zhuǎn)速不斷提升。這時若沒有及時關(guān)閉水輪機導葉，則很有可能由于過速而導致機組的機件發(fā)生損壞。關(guān)閉水輪機導葉這一步驟，也可以借助調(diào)速機來實現(xiàn)，更好地維護了機組的運行安全。另外，若是由于其他原因需要改變出力時，也可以利用調(diào)速器來完成這一步驟。

3 水電廠水輪機存在的故障及防范

一般情況下，水輪機在運行過程中時常會有汽蝕等情況的發(fā)生。若是沒有及時檢修其零件和設(shè)備，則還會由于葉片出現(xiàn)裂紋等情況，嚴重影響了水輪機的正常運行。特別是泥沙量較多的河流，水輪機過流部件遭到泥沙的嚴重磨損和腐蝕，表面甚至形成了凹槽及掉塊，需要嚴格保證其的定期維修與更換。其中，可以通過改變水輪機制造精度或者優(yōu)化轉(zhuǎn)輪水力設(shè)計，從而有效防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生。

在水力設(shè)計過程中，首先應(yīng)當留有充足的汽蝕安全裕量，并且對水輪機吸出高度進行準確計算，以確定安裝高程數(shù)據(jù)的合理性;其次，應(yīng)當盡可能保證水輪機的運行處于無空化的條件下，以減少水輪機的汽蝕。再次，應(yīng)當確定合理的發(fā)電量，防止水輪機長期處于超負荷的運行狀態(tài)。最后，若是水輪機機組設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了嚴重損壞，就必須對其進行大修或者擴修，這一過程的時間較長，需要機組停止運行，并將機組部件吊出機坑進行處理;若是水輪機機組破壞情況較輕，則需要定期對機組部件進行坑內(nèi)停機檢修（即小修）。

4 水電廠水輪機的檢修具體措施

水輪機運行的可靠性與水輪機檢修工作的質(zhì)量密切相關(guān)。若是沒有對水輪機進行定期檢修或者檢修質(zhì)量較差，則無法完全排除設(shè)備中存在的運行隱患，甚至有可能導致水輪機發(fā)電效率降低或發(fā)生事故，從而影響整個水電站的順利運行[4]。水輪機的檢修主要分為事故性檢修和預(yù)防性檢修兩大

類。其中，水輪機突然發(fā)生事故導致無法正常運行時進行的臨時性檢修被稱為事故性檢修，其是無法預(yù)估的突發(fā)性情況;預(yù)防性檢修則是為了防止水電機運行出現(xiàn)故障而定期進行的檢修，預(yù)防性檢修分為大修和小修。

4.1 水輪機的小修

水輪機的小修一般為一年進行一次，其主要安排在汛期的前后，不會對汛期的發(fā)電工作造成較大的影響。水輪機的小修包括易損零件的拆裝、修復(fù)、更換以及日常維護等，工作內(nèi)容較為簡單，也不會花費大量的時間，但是仍然需要檢修人員具備高度的責任心來完成小修工作，以保障水輪機的正常運行。

4.2 水輪機的大修

水輪機大修的定義是指在設(shè)備的運行周期內(nèi)對其進行全面檢查，以實現(xiàn)日常維護和小修過程中難以發(fā)現(xiàn)或無法解決的設(shè)備問題，以及對水輪機各部分的結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)進行全面修整[3]。水輪機的大修周期通常在設(shè)備的廠家說明書上有詳細規(guī)定。良好設(shè)備的拆卸不但不利于水輪機的運行，反而可能會對其設(shè)備的運行性能造成不良影響，因此，若是其運行狀況一直良好，且被認為在未來的相當長的一段時間內(nèi)依然不會出現(xiàn)問題，則可以適當延長大修周期。大修通常在枯水期進行，水輪機的檢修內(nèi)容主要包括水輪機的轉(zhuǎn)輪、各部軸承及其他一些項目，其中，轉(zhuǎn)輪是最易發(fā)生損壞且對水輪機運行情況影響較大的部位，因此，轉(zhuǎn)輪的檢修是水輪機大修的主要項目，下文將對轉(zhuǎn)輪的大修進行詳細介紹[1]。

轉(zhuǎn)輪是水輪機實現(xiàn)水流能量轉(zhuǎn)換的核心部件，其質(zhì)量在一定程度上影響著水輪機的工作效率。轉(zhuǎn)輪的損傷主要發(fā)生在三個位置。第一，轉(zhuǎn)輪葉片容易受到磕碰出現(xiàn)損壞。第二，轉(zhuǎn)輪葉片背弧面出水位置容易受到汽蝕發(fā)生損傷。第三，轉(zhuǎn)輪的止漏環(huán)發(fā)生磨損。若是葉片受到硬物出現(xiàn)損傷，需要對其進行校正或更換;對于轉(zhuǎn)輪的止漏環(huán)磨損，可以使用不銹鋼電焊條進行補焊修復(fù);而對于轉(zhuǎn)輪的汽蝕現(xiàn)象，需要盡可能減緩汽蝕的速度或是減輕汽蝕的程度。當轉(zhuǎn)輪葉片發(fā)生汽蝕現(xiàn)象后，應(yīng)當及時對其進行處理。對于小孔狀的汽蝕，可以將紫銅絲打入針孔并銼光來修補葉輪。若是小孔連成片形成嚴重的汽蝕，則必須進行補焊。

5 加強檢修管理，提高檢修質(zhì)量

水輪機的檢修質(zhì)量與水電廠運行效率有著十分密切的關(guān)系，因此，加強檢修質(zhì)量是推動水電廠良好運行的重要方式。水輪機檢修工作的質(zhì)量離不開良好的管理，在進行水輪機設(shè)備和零件的檢修時，需要工作人員提高對機組的實際參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點等相關(guān)因素的重視，以有效將其運用于設(shè)計指標和設(shè)計參數(shù)中，合理進行考量。同時，檢修人員需要不斷提高自身的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)，并嚴格按照相關(guān)檢修標準規(guī)范自身行為，才能有效保障水輪機的檢修高質(zhì)量、高效率的完成，保障水輪機機組的運行穩(wěn)定，充分發(fā)揮其功能優(yōu)勢。

水輪機的檢修管理需要精準定位管理目標，有效保證專類故障專人解決，促使檢修工作的質(zhì)量和效率提升。比如，影響水輪機運行效率的因素主要是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片型線的變化、過流通道的磨損和止漏環(huán)間隙增大，因此，需要結(jié)合水輪機的能量指標，加強對這幾個因素的質(zhì)量維修和管理，從而實現(xiàn)設(shè)計標準做出還原性處理。

對于檢修人員的管理方面，需要促使檢修人員積極轉(zhuǎn)變檢修理念，提高檢修工作的責任心以及對檢修工作的新認識和覺悟，充分將水輪機的檢修責任落實到個人，實行分級管理及監(jiān)管，促使檢修質(zhì)量和檢修預(yù)期目標保持一致。另外，水輪機的檢修工作不只是簡單的處理水輪機的相應(yīng)故障，同時也包括完善水輪機設(shè)備的運行結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化其運行環(huán)境，更重要的是檢修人員應(yīng)當始終將問題貫穿于工作流程中，探究問題根源，從根本上將問題解決，從而有效提高機組的利用效率，降低機組檢修頻率，進一步提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益[2]。

6 結(jié)語

綜上所述，水輪機的定期檢修是保障水電廠正常運行的關(guān)鍵。因此，加大對水輪機設(shè)備的檢修管理工作，提高檢修工作的質(zhì)量，促使水電廠的運行效率大大提升，從而促進水力發(fā)電的良好發(fā)展，為我國社會做出重要貢獻。

【參考文獻】

【1】黃韶源.水電廠水輪機檢修方式及能量問題分析[J].科技風，2018（05）：175.

【2】董厔，李嬌，徐春芹，等.水電廠水輪機檢修方式及能量問題研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）：121.

【3】趙耀，李臻，董開松. 碧口水電廠3號機組水輪機增容改造后能量特性驗收試驗及結(jié)果對比[J]. 甘肅水利水電技術(shù)，2012（01）：22.

【4】謝經(jīng)鵬，丁璐，游濤，等.水電廠機械設(shè)備檢修及維護管理問題研究[J].河南科技，2014（09）：151.