水輪發(fā)電機(jī)組常見故障及維護(hù)措施分析

李愛民

（四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院雙合教學(xué)科研電廠，四川 都江堰 611830）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)城市化建設(shè)也取得了卓越的成就?，F(xiàn)階段，除傳統(tǒng)不可再生資源提供電力資源外，利用風(fēng)力、水力發(fā)電也成為我國(guó)電力資源的主要開發(fā)途徑，其中水力發(fā)電因其技術(shù)成熟，開展難度小而被廣泛應(yīng)用。而水輪發(fā)電機(jī)組作為水電廠的重要機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在水電廠的正常運(yùn)行方面發(fā)揮著極為重要的作用。因此，判斷檢查水輪發(fā)電機(jī)組常見故障，并采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維修維護(hù)，對(duì)于保障水電廠正常運(yùn)行有著極為重要的意義。

1 我國(guó)水電站機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 水輪發(fā)電機(jī)組介紹

近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)以及城市基建取得了卓越的進(jìn)步，為有效提供我國(guó)發(fā)展所需的電能，契合可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保發(fā)展的理念，人們開始將電能資源開發(fā)轉(zhuǎn)向水力發(fā)電中。水力發(fā)電，不僅保證了發(fā)電的無(wú)污染以及純天然，還能夠源源不斷的提供能量。因此，加強(qiáng)我國(guó)水電廠的快速發(fā)展勢(shì)在必行。

水電廠水輪發(fā)電機(jī)組主要由定子、轉(zhuǎn)子以及勵(lì)磁裝置組成。定子主要是通過(guò)鐵芯、基座以及隔振裝置的正常運(yùn)行，從而達(dá)到穩(wěn)定水輪發(fā)電機(jī)組的目的；轉(zhuǎn)子由輪轂、風(fēng)扇、主軸裝置組成，主要是為保證水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；勵(lì)磁裝置為笨重的轉(zhuǎn)子的運(yùn)行提供磁場(chǎng)，使得水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子與定子之間產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而為轉(zhuǎn)子的運(yùn)行提供發(fā)電能量。

1.2 水輪發(fā)電機(jī)組檢測(cè)的重要性

（1）現(xiàn)階段，我國(guó)的電力發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到了大電網(wǎng)、自動(dòng)化、高電壓的階段，水電廠不僅能夠提供電力資源，還在電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻方面發(fā)揮著重要作用。水輪發(fā)電機(jī)組是保證水電廠電能轉(zhuǎn)換的重要裝置，在保障水輪發(fā)電機(jī)組可靠性的前提下，要確保水電廠的正常運(yùn)行。而隨著我國(guó)對(duì)于電力需求的不斷增加，水輪發(fā)電機(jī)組的容量也隨之增加，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)提出了新的需求，為切實(shí)保障水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定，有必要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行定期的狀態(tài)檢測(cè)以及日常維護(hù)，確保能夠在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組存在的安全隱患，降低因安全隱患帶來(lái)的故障損失。

（2）隨著我國(guó)對(duì)電力需求的不斷增加，水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的容量也會(huì)隨之增加，用來(lái)保障市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組的故障，并對(duì)其作出相應(yīng)的維護(hù)處理，能夠從水輪發(fā)電機(jī)組的常見故障中積累經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)大容量、高負(fù)荷的水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的研究提供指導(dǎo)和幫助[1]。

2 水輪發(fā)電機(jī)組常見故障

水電廠水輪發(fā)電機(jī)組在日常使用的過(guò)程中，往往會(huì)由于自身容量增加以及外界環(huán)境因素導(dǎo)致出現(xiàn)某些故障。例如，由于水輪發(fā)電機(jī)組的工作參數(shù)沒有維持在一個(gè)恒定的范圍，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)高于正常的運(yùn)行范圍[1]。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)高于正常范圍情況時(shí)，盡管不能直接對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組造成損壞，但是長(zhǎng)時(shí)間在錯(cuò)誤的參數(shù)下工作，會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果造成一定的誤差，從而嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.1 溫度異常故障

溫度異常故障，是指水輪發(fā)電機(jī)組在正常工作的過(guò)程中，水輪發(fā)電機(jī)組的定子、轉(zhuǎn)子或者鐵芯都會(huì)由于漩渦現(xiàn)象而產(chǎn)生電流，進(jìn)一步使定子等自身的溫度逐漸上升，導(dǎo)致整個(gè)水輪發(fā)電機(jī)組的溫度過(guò)高，很有可能引發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障，甚至?xí)共糠至悴考廴?，進(jìn)而引發(fā)意外事故的發(fā)生[2]，造成不可預(yù)計(jì)的損失。

2.2 甩油裝置故障

水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。甩油現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因有：①運(yùn)行人員在水輪發(fā)電機(jī)組的油箱中加入超過(guò)閾值的油量，使得水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，不可避免的出現(xiàn)油量過(guò)多而甩出的情況；②水輪發(fā)電機(jī)組的定子、轉(zhuǎn)子以及勵(lì)磁結(jié)構(gòu)難以維持水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使得水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)幅度過(guò)大，超過(guò)了油箱內(nèi)油的承受范圍，導(dǎo)致甩油現(xiàn)象；③油箱質(zhì)量不過(guò)關(guān)，油箱頂部密封不滿意，使得油箱在隨著水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。

2.3 機(jī)組并網(wǎng)受阻故障

發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)受阻，是指水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中工作人員進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，往往存在著電壓、頻率、相位等參數(shù)的異常，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)受阻。想要降低并網(wǎng)障礙，需要相關(guān)工作人員降低在運(yùn)行控制中產(chǎn)生的誤差，使得自動(dòng)校準(zhǔn)以及手動(dòng)校準(zhǔn)的各項(xiàng)參數(shù)盡可能保持一致，減少并網(wǎng)故障發(fā)生的概率。

2.4 發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子故障

轉(zhuǎn)子接地的故障類型分轉(zhuǎn)子單點(diǎn)接地和轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地。轉(zhuǎn)子單點(diǎn)接地不會(huì)導(dǎo)致電流故障回路障礙，勵(lì)磁系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由于水輪發(fā)電機(jī)組單點(diǎn)接地，使得發(fā)電機(jī)組的正負(fù)極出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，進(jìn)而會(huì)使得水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子單點(diǎn)接地演變成兩點(diǎn)接地，無(wú)法發(fā)揮正常的轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

2.5 發(fā)電機(jī)組機(jī)械故障

發(fā)電機(jī)組的機(jī)械故障，主要包括發(fā)電機(jī)強(qiáng)震、電網(wǎng)穩(wěn)定性降低以及水輪發(fā)電機(jī)空蝕等情況。發(fā)電機(jī)強(qiáng)震，是指由于水力原因?qū)е掳l(fā)電機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈震動(dòng)，發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)烈震動(dòng)一般不容易被發(fā)現(xiàn)，但是長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)烈震動(dòng)會(huì)使得發(fā)電機(jī)組的零件壽命降低，影響發(fā)電機(jī)組的正常使用。水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及其影響，可以通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)情況分析發(fā)電機(jī)組的故障情況，見表1。

表1 水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及其影響

與傳統(tǒng)的水力發(fā)電站相比，現(xiàn)階段的發(fā)電站機(jī)組數(shù)量較之于以前明顯增多、且水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電時(shí)間顯著增加。傳統(tǒng)的檢修時(shí)間也難以滿足現(xiàn)階段水電廠的運(yùn)行需求，因此，水輪發(fā)電機(jī)組倘若檢修不到位導(dǎo)致電網(wǎng)障礙，將會(huì)嚴(yán)重影響人們的生活，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3 發(fā)電機(jī)組故障解決措施

3.1 科學(xué)監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)

要減少水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行故障，需要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)。相關(guān)工作人員定期對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢查。例如，檢查發(fā)電機(jī)與控制屏的連接線是否安全，檢查其絕緣層是否破損等等[3]，同時(shí)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組裝置的靈活度進(jìn)行檢查，判斷其是否符合標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，分析發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，判斷其是否存在故障，從而及時(shí)的采取應(yīng)對(duì)措施，避免造成嚴(yán)重的損失。水輪發(fā)電機(jī)組釘子鐵芯溫度監(jiān)測(cè)示意圖見圖1。

圖1 水輪發(fā)電機(jī)組定子鐵芯溫度檢測(cè)示意圖

3.2 提升工作人員的業(yè)務(wù)能力

為有效的提高水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)水平，我國(guó)水電廠需要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研究和學(xué)習(xí)，從而提升工作人員的整體素質(zhì)水平。首先，在招聘的過(guò)程中，要加大對(duì)應(yīng)聘人員的招聘標(biāo)準(zhǔn)；其次，應(yīng)聘者入職之后要對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，針對(duì)如何對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、維修以及故障處理等進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)，提升工作人員的整體理論知識(shí)水平[4]；最后，要定期組織工作人員外出學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)以及新型設(shè)備的了解和認(rèn)識(shí)，并能夠獨(dú)自完成設(shè)備的熟練操作。

3.3 提高機(jī)組日常維護(hù)

在水輪發(fā)電機(jī)組正常工作的過(guò)程中，需要定期對(duì)水輪發(fā)電阻進(jìn)行清理，保證水輪發(fā)電子組的清潔程度。此外，還需要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)周圍的積水進(jìn)行清除，避免引發(fā)故障。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)排除故障點(diǎn)，并采取有效的措施。在維護(hù)水電廠發(fā)電機(jī)組的過(guò)程中定期更換壓軸裝置中的油泵；其次，要定期在調(diào)速器杠桿連接處注入機(jī)油，避免發(fā)生銹蝕，保障發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。最后，還需對(duì)汽水分離器進(jìn)行定期的清掃，避免其出現(xiàn)堵塞等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行離不開詳細(xì)的檢修。因此，為保障我國(guó)水電廠的正常運(yùn)行，避免由水輪發(fā)電機(jī)組故障導(dǎo)致的水利發(fā)展障礙，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，水輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)工作人員需要提高檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行按時(shí)的檢修，并積極總結(jié)檢修過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，保障水輪發(fā)電機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。