水電站水輪發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及維護(hù)管理探討

【摘 要】水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)且是水電站發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)予以高度重視。本文首先簡(jiǎn)要闡述了水電站水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，隨后就其常見(jiàn)故障進(jìn)行概括，重點(diǎn)討論了水電站水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理，以期為水電站水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理工作提供一定的借鑒。

目前，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，世界人口也在不斷增長(zhǎng)，與之俱來(lái)的環(huán)境問(wèn)題持續(xù)惡化，為了降低環(huán)境污染，大力發(fā)展可持續(xù)道路，我國(guó)迫切需要利用清潔能源來(lái)滿足人們對(duì)日常用電的需求。而水力發(fā)電是一種清潔、可再生的能源，開(kāi)發(fā)水電資源可以有效降低溫室氣體排放量。由此我國(guó)致力于發(fā)展水力發(fā)電，到目前為止，水力發(fā)電已成為我國(guó)日常用電的重要來(lái)源之一。而水電站的維護(hù)管理對(duì)于水電站的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益有著十分顯著的影響，由此應(yīng)將強(qiáng)對(duì)水電站發(fā)電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理，從而有效保障水電站的安全運(yùn)營(yíng)，使其帶來(lái)源源不斷的經(jīng)濟(jì)效益。水力發(fā)電的主要設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組，其運(yùn)行狀況是決定水電站能否順利完成生產(chǎn)任務(wù)的關(guān)鍵因素，在水電站發(fā)電中起著非常重要的作用。因此，探究水電站水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理具有重要意義。

1水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

目前，水電站的維護(hù)工作是水輪發(fā)電機(jī)的工作中的主要環(huán)節(jié)，水輪發(fā)電機(jī)的部件構(gòu)成十分的復(fù)雜，主要由定子、轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁裝置等設(shè)備構(gòu)成。轉(zhuǎn)子主要是由風(fēng)機(jī)、磁極、輪轂、端壓板、磁輪、輪臂、主軸、制動(dòng)閥片等構(gòu)件組成。

水電站主要是由水輪機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的作用，水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電原理為在與發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行的過(guò)程中，水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組必須通過(guò)直流電流，從而產(chǎn)生發(fā)電機(jī)所需的磁場(chǎng)。在不斷切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子繞組的過(guò)程中，定子繞組產(chǎn)生了正弦電動(dòng)勢(shì)，且隨著時(shí)間變化不斷的產(chǎn)生電能，從而完成發(fā)電工作。

2常見(jiàn)故障

2.1溫度故障

在正常情況下，水輪發(fā)電機(jī)組在工作運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生熱量，從而使得溫度會(huì)不斷的發(fā)生變化。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，其就會(huì)不斷產(chǎn)生熱量，使機(jī)體溫度不斷攀升，當(dāng)異常升溫達(dá)到一定程度時(shí)，將會(huì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組，特別是導(dǎo)向發(fā)電機(jī)的軸承帶來(lái)極大的損傷。如果沒(méi)有定期維護(hù)、進(jìn)行降溫處理，便會(huì)造成水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行故障，可能會(huì)使得機(jī)組推力瓦溫度過(guò)高會(huì)燒毀推力瓦，而轉(zhuǎn)子線圈溫度太高會(huì)使的線圈的絕緣損壞從而引發(fā)嚴(yán)重的事故，為發(fā)電站帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如果軸瓦的溫度幾乎上升到極限，就必須減少機(jī)組出力，甚至使其停止運(yùn)行。由此需要在日常運(yùn)行與維護(hù)工作中強(qiáng)化對(duì)溫度問(wèn)題的重視，采取積極有效的方案加強(qiáng)事故的防范。

2.2甩油故障

如果水輪發(fā)電機(jī)的工作振幅過(guò)大，超過(guò)了限定的范圍，就會(huì)引發(fā)甩油故障。如果油箱里的油太多，超過(guò)了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，也會(huì)使得水輪發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，出現(xiàn)甩油故障。此外，油箱頂部是否有效密封也是影響甩油故障是否出現(xiàn)的重要影響因素，部分甩油故障的發(fā)生都是由油箱的密度不好而造成的。甩油故障會(huì)導(dǎo)致發(fā)電站水輪發(fā)電機(jī)的不良消耗增加，使得水輪發(fā)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，埋下安全隱患。

2.3定子接地故障

水輪發(fā)電機(jī)定子繞組或與定子繞組直接相連的單相短路形成的電路稱為發(fā)電機(jī)定子接地現(xiàn)象。定子接地可分為永久接地、瞬時(shí)接地以及連續(xù)接地三種類型。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于水輪發(fā)電機(jī)有輕微的接地，它將改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的正負(fù)兩極，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的兩個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)接地故障，轉(zhuǎn)子的力量不能被充分利用，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)和轉(zhuǎn)子過(guò)熱。

3水電站水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理

3.1日常檢查維護(hù)

水輪發(fā)電機(jī)組的定期維護(hù)通常從定期檢查、多次反復(fù)檢查和在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下停機(jī)維護(hù)等幾個(gè)關(guān)鍵方面開(kāi)始。定期檢查和多次反復(fù)檢查是水輪發(fā)電機(jī)組日常維護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)。工作的具體內(nèi)容包括進(jìn)行固定的檢查并且就檢查結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的記錄，有關(guān)發(fā)電機(jī)組的操作要標(biāo)注出來(lái)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)參數(shù)發(fā)生變化出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)檢修，深入分析故障原因，及時(shí)解決問(wèn)題，消除安全隱患。例如，各個(gè)回路連接位置狀態(tài)，尤其是接觸部位，查看溫度是否升高，有無(wú)變色、變壓等現(xiàn)象。對(duì)于軸承、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵部件的溫度也應(yīng)進(jìn)行確認(rèn)，可通過(guò)人工測(cè)試、設(shè)備測(cè)試等方式進(jìn)行檢查。

3.2日常維護(hù)要點(diǎn)

水輪發(fā)電機(jī)的實(shí)際日常維護(hù)工作可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：首先，部件與日常維護(hù)工作具有緊密聯(lián)系，由此水輪發(fā)電機(jī)的每個(gè)部件的質(zhì)量必須過(guò)關(guān)、并且應(yīng)保障清潔工作的質(zhì)量。在檢修中注意各部件之間的連接是否緊密，維護(hù)中還應(yīng)確認(rèn)各個(gè)工作部件能否順利和靈活操作。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行1-3天后，滾動(dòng)軸承的維護(hù)非常重要。

在維護(hù)工作中如果發(fā)現(xiàn)軸承間有著很大的空隙，且出現(xiàn)麻點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮更換新的零件。當(dāng)發(fā)電機(jī)組持續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到2500-3000小時(shí)的時(shí)候，應(yīng)檢查軸承，更換膠圈、皮帶等易損壞部位。另外，要對(duì)水封、擋水板等部位進(jìn)行積極排查，確保其質(zhì)量水平，觀測(cè)其工作狀態(tài)。每隔2-3年需要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行一次較大的維修，尤其要考慮軸承是否出現(xiàn)腐蝕狀況、轉(zhuǎn)輪焊接是否有開(kāi)焊狀況，另外膠圈是否有損壞跡象。其次，機(jī)組的維護(hù)。在水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)各油壓表的各項(xiàng)指標(biāo)。特別是調(diào)速器和壓油槽的指數(shù)應(yīng)該近似相等。如果發(fā)現(xiàn)他們之間的數(shù)值差別很大，應(yīng)及時(shí)停止維修工作。在發(fā)電機(jī)組即將停止運(yùn)行時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)逐漸減速和緩沖的過(guò)程，機(jī)組要經(jīng)歷低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。有必要對(duì)其進(jìn)行集中控制，不要太久。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)額定的35% -40%時(shí)，可以通過(guò)加閘來(lái)控制其運(yùn)動(dòng)。此外，為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)受濕氣侵蝕，應(yīng)經(jīng)常檢查油泵，必要時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行切換和更新，確保油泵能夠保持正常的工作。

3.2故障處理方法

3.2.1溫度故障處理

針對(duì)出現(xiàn)的溫度故障，水電站相應(yīng)人員必須及時(shí)檢修水輪發(fā)電機(jī)，并采取有效的預(yù)防措施。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷或者定子電流超出額定值時(shí)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行調(diào)整;如果測(cè)溫設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)立即離開(kāi)故障控制點(diǎn)，由維修人員進(jìn)行處理;如果是空冷器有問(wèn)題，應(yīng)調(diào)整空冷器的出水閥開(kāi)度，以上措施不明顯時(shí)，定子線圈和鐵芯繞組卻溫度超過(guò)120℃，應(yīng)與停機(jī)調(diào)度有關(guān)。

3.2.2甩油故障處理

針對(duì)甩油故障，有關(guān)水電人員在定期檢修時(shí)，應(yīng)結(jié)合水輪機(jī)的實(shí)際功率和油箱蓋的情況，將水輪機(jī)油箱承載油量控制在合理范圍內(nèi)。另外，油的使用要科學(xué)，保持有的清潔，清潔的油呈現(xiàn)狀態(tài)為清涼、透明的。

3.2.3定子接地故障處理

在假接地的情況下，判斷真假接地的關(guān)鍵指標(biāo)是相對(duì)接地電壓不增加，線路電壓不平衡。根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控，以及內(nèi)部接地的報(bào)告和調(diào)度，運(yùn)行備用機(jī)組或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，從而有效地解決停機(jī)故障。充分檢測(cè)外部接地情況后，明確實(shí)際的原因，嚴(yán)格按照調(diào)度要求上報(bào)實(shí)際調(diào)度處理情況。在接地選擇過(guò)程中，及時(shí)檢查發(fā)電機(jī)的接地電壓，一旦發(fā)現(xiàn)線圈呈現(xiàn)故障，應(yīng)立即停止運(yùn)行設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)是水電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)于水電站能夠安全運(yùn)營(yíng)，不斷獲取經(jīng)濟(jì)效益有著直接影響。因此，其維護(hù)工作應(yīng)作為水電站的重點(diǎn)關(guān)注工作，嚴(yán)格遵守水輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)規(guī)程，科學(xué)管理和使用設(shè)備，做好日常維護(hù)、維修工作。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并將問(wèn)題扼殺在萌芽之中，最大限度的保障機(jī)組的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命，以確水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃華.論強(qiáng)化水電站水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與維護(hù)的重要性[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（08）：52-53.

[2]系陽(yáng).水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)故障與處理技術(shù)分析[J].通信電源技術(shù)，2019，36（07）：276-277.

[3]李積寶.水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)故障與維護(hù)分析[J].科技風(fēng)，2019（14）：190.

作者簡(jiǎn)介：

崔躍、男、1990-08、吉林榆樹、漢，本科，助理工程師，國(guó)電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司，水電站運(yùn)維方向、水電站水輪發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及維護(hù)管理探討。

（作者單位：國(guó)電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司）