水電廠水輪發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及維護(hù)措施探究

陳子克

摘要：文章基于水電廠水輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)成原理，分析其運(yùn)行中的常見(jiàn)診斷方法以及總結(jié)其運(yùn)行中的常見(jiàn)故障類型和原因，提出了相應(yīng)的發(fā)電機(jī)維護(hù)措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：水電廠;水輪發(fā)電機(jī);常見(jiàn)故障;維護(hù)措施

1引言

水輪發(fā)電機(jī)是水電廠的關(guān)鍵組成部分，在復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)也難免會(huì)出現(xiàn)各種類型的故障而影響其正常運(yùn)行。最為主要的影響就是會(huì)降低供水產(chǎn)能并造成水電廠運(yùn)營(yíng)成本損失。這就要求水電廠的運(yùn)維管理人員具有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備和高超的檢修維護(hù)技能水平、設(shè)備故障應(yīng)變處理能力等，還要在工作中不斷積累和總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障并研究相應(yīng)的維護(hù)措施。

2水電廠水輪發(fā)電機(jī)構(gòu)成原理

水輪發(fā)電機(jī)的主要構(gòu)成部分有定子、轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁裝置，其運(yùn)行中為了避免在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速提高的問(wèn)題，需要發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為此，水輪發(fā)電機(jī)通常體積和重量較大。此外，其中的勵(lì)磁裝置的主要組成部分是電源和調(diào)節(jié)器，其主要作用就是利用電流來(lái)形成磁場(chǎng)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，具體地說(shuō)就是通過(guò)其中的電源和繞組在定子和轉(zhuǎn)子之間形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)就會(huì)在切割導(dǎo)體內(nèi)部形成隨正弦函數(shù)變化的交流電。

3水電廠水輪發(fā)電機(jī)常見(jiàn)診斷方法

針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，通常采取查看和詢問(wèn)的方式進(jìn)行診斷，這也在水電廠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)維管理中總結(jié)下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)。具體地說(shuō)就是在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，首先需要檢修維護(hù)人員觀察發(fā)電機(jī)組的外觀，掌握其型號(hào)、使用年限等基本信息，同時(shí)也對(duì)故障具體表現(xiàn)和特征進(jìn)行仔細(xì)觀察，還要查看發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和檢修記錄等，通過(guò)記錄中的數(shù)據(jù)對(duì)比等判斷其中的異常。然后是通過(guò)詢問(wèn)的方式，也就是詢問(wèn)值班人員的方式來(lái)掌握其日常運(yùn)行狀態(tài)和故障前后的詳細(xì)情況，結(jié)合其維修保養(yǎng)記錄以及日常使用量、檢測(cè)次數(shù)等來(lái)判斷機(jī)組故障類型和原因。基于上述方式對(duì)發(fā)電機(jī)故障進(jìn)行診斷之后，不僅需要及時(shí)檢修發(fā)電機(jī)并恢復(fù)正常運(yùn)行，而且還要給值班人員提供一定的建議和策略，有效預(yù)防故障發(fā)生并提供給值班人員相應(yīng)的自檢方法等來(lái)保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，或者盡量降低發(fā)電機(jī)故障所造成的危害。

除了上述比較常用的診斷方法，目前還可以通過(guò)先進(jìn)精密儀器的應(yīng)用來(lái)準(zhǔn)確分析故障原因，縮短故障診斷時(shí)間，為值班人員提供一些科學(xué)建議。比如目前所用的水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)中，主要有狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和故障診斷子系統(tǒng)兩部分。前者中主要包括的模塊有振動(dòng)檢測(cè)、發(fā)電機(jī)氣隙監(jiān)測(cè)、發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)、水輪機(jī)汽蝕監(jiān)測(cè)、水壓脈動(dòng)監(jiān)測(cè)、流量監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)等模塊。后者則主要有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的診斷模塊、發(fā)電機(jī)的診斷模塊、軸承的診斷模塊以及水渦輪的診斷模塊等。

4水電廠水輪發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障

由于電氣和機(jī)械是水輪發(fā)電機(jī)的主要構(gòu)成部分，因此其常見(jiàn)故障也主要分為電氣故障和機(jī)械故障兩種類型，其中的電氣故障主要有超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、溫度過(guò)高、轉(zhuǎn)子接地等，機(jī)械故障則主要有振動(dòng)異常和空蝕等故障。

一是針對(duì)發(fā)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的電氣故障為例，在此故障發(fā)生時(shí)警報(bào)裝置會(huì)發(fā)出相應(yīng)警報(bào)，表現(xiàn)出定子電流值比額定電流值的1.1倍還要高。針對(duì)此故障，需要值班人員及時(shí)降低發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁電流來(lái)保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，避免對(duì)正常的發(fā)電計(jì)劃造成影響。

二是針對(duì)發(fā)電機(jī)組溫度過(guò)高故障來(lái)說(shuō)，通常在出現(xiàn)渦流現(xiàn)象時(shí)會(huì)造成轉(zhuǎn)子、定子和鐵芯上出現(xiàn)部分電流，隨著其運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)就會(huì)造成熱量的不斷聚集而導(dǎo)致溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致上述部件的局部熔融問(wèn)題。

三是針對(duì)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障來(lái)說(shuō)，在出現(xiàn)此故障時(shí)由于電流一定會(huì)經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)而形成回路電流，這就會(huì)引發(fā)發(fā)電機(jī)組故障。但是如果是一點(diǎn)接地則通常不會(huì)出現(xiàn)上述情況，只是在出現(xiàn)一點(diǎn)接地轉(zhuǎn)移時(shí)會(huì)改變轉(zhuǎn)子的正負(fù)極，從而會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地問(wèn)題，直接導(dǎo)致溫度過(guò)高或劇烈振動(dòng)等危害。

四是針對(duì)劇烈振動(dòng)故障來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)輕微且規(guī)律的振動(dòng)，只要振動(dòng)幅度在允許范圍之內(nèi)則不會(huì)影響機(jī)組正常運(yùn)行。然而由于多數(shù)機(jī)組故障會(huì)以振動(dòng)異常來(lái)表現(xiàn)，因此振動(dòng)故障的原因比較復(fù)雜，也難以僅僅通過(guò)振幅監(jiān)測(cè)來(lái)診斷具體故障原因，需要配合其他診斷手段來(lái)排查故障原因。

五是針對(duì)空蝕故障來(lái)說(shuō)，其通常是由于水力因素引起的、損壞發(fā)電機(jī)組的故障，而且通常其危害比較大且無(wú)法挽回。這就需要提前做好空蝕問(wèn)題的排查和檢測(cè)維修工作，避免此故障的發(fā)生并降低此故障造成的危害程度。

5水電廠水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)措施

目前人們對(duì)于電能的依賴程度不斷提高，因此對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有著較高要求，對(duì)于供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)且盡量減少停機(jī)檢修次數(shù)。但是這也增加了發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障的概率以及發(fā)電機(jī)維護(hù)工作難度。因此，首先針對(duì)引發(fā)發(fā)電機(jī)組故障的復(fù)雜原因，增加了檢測(cè)難度，需要利用先進(jìn)儀器來(lái)監(jiān)控發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。其次要選拔具有較高業(yè)務(wù)水平和豐富理論知識(shí)儲(chǔ)備的機(jī)組檢修管理人員，同時(shí)要做好對(duì)管理人員的培訓(xùn)與考核，保證其掌握正確和先進(jìn)的設(shè)備檢修與管理技術(shù)。再次是在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中做好定期維護(hù)清掃工作。比如要定期切換壓軸裝置中的油、定期向調(diào)速器杠桿連接部位注油、定期做好氣水分離器的清掃工作等。最后就是定期做好發(fā)電機(jī)組中發(fā)電機(jī)和控制屏接線、接線絕緣層的檢查工作、檢查裝置是否靈活以及外殼是否出現(xiàn)破損等。

6結(jié)語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)是水電廠的核心設(shè)備，為了保證其正常運(yùn)行，需要總結(jié)其運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，基于其原因做好故障快速診斷和排除工作，同時(shí)還要通過(guò)有效的維護(hù)工作來(lái)降低故障發(fā)生概率。還可以通過(guò)先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)時(shí)掌控發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況并進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，合理制定發(fā)電機(jī)檢修計(jì)劃和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)的“零故障”運(yùn)行，提升水輪發(fā)電機(jī)以及整個(gè)水電廠的運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性以及運(yùn)行效率。

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