水輪發(fā)電機(jī)組主要故障及維護(hù)對(duì)策

嚴(yán)宇璽 四川華電金川水電開(kāi)發(fā)有限公司

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使得人們對(duì)水能的需求顯著提升，人們的生活與生產(chǎn)都離不開(kāi)水能的開(kāi)發(fā)。石油資源具有不可再生的特征，水能則在這一方面相較石油資源有顯著優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的發(fā)展與成熟，水能資源被迅速開(kāi)發(fā)并廣泛應(yīng)用。水輪發(fā)電機(jī)組在水力發(fā)電過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色，水輪發(fā)電機(jī)組起著轉(zhuǎn)換能量的作用，直接決定水電廠的運(yùn)行狀態(tài)。為保證水電廠正常運(yùn)行，管理主體應(yīng)當(dāng)定期診斷水輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，并及時(shí)維修出現(xiàn)故障的部分，以良好的監(jiān)管意識(shí)推動(dòng)水電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、水輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及工作原理

水輪發(fā)電機(jī)時(shí)復(fù)雜的運(yùn)行系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)由細(xì)小而零碎的部位構(gòu)成，這些部位依靠細(xì)碎的零件運(yùn)轉(zhuǎn)，主要包括導(dǎo)軸承、制動(dòng)器、機(jī)架等。其它的零件設(shè)備又被包含在這些設(shè)備當(dāng)中，如釘子是由鐵芯、繞組、機(jī)座等部件構(gòu)成的，而在實(shí)際應(yīng)用中，操作人員會(huì)根據(jù)運(yùn)行的需求和制造條件對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成符合實(shí)際工作需求，達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，水輪發(fā)電機(jī)采用密閉循環(huán)的方式運(yùn)行，這種方式能夠通過(guò)內(nèi)循環(huán)冷卻空間，保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。

水輪發(fā)電機(jī)通常按照需求帶符合，結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況，還可能包括并網(wǎng)運(yùn)行、單機(jī)運(yùn)行等模式。除常見(jiàn)運(yùn)行模式外，少數(shù)水輪發(fā)電機(jī)組會(huì)根據(jù)實(shí)際狀況借助調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)用這種工具的發(fā)電組則要包含自動(dòng)與手動(dòng)運(yùn)行模式。

二、水輪發(fā)電機(jī)組主要故障簡(jiǎn)述

（一）水輪發(fā)電機(jī)組電器部分主要障礙

從現(xiàn)實(shí)狀況看，水輪發(fā)電機(jī)組在電器部分的主要障礙有：一是發(fā)電機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行，在正常運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)的定子電流達(dá)到額定電流1.1 倍后，系統(tǒng)便會(huì)提示警報(bào)。此時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行處理，保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。二是轉(zhuǎn)子接地的問(wèn)題，發(fā)電子轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障的情況可大致分為兩種：一種是發(fā)電機(jī)的工作出現(xiàn)回路問(wèn)題，據(jù)此可知故障點(diǎn)有電流通過(guò)。而發(fā)電機(jī)一點(diǎn)接地故障也可分為不同狀況，包括永久、斷續(xù)、瞬間接地，這些情況發(fā)生后回路中也不會(huì)產(chǎn)生電流，故障點(diǎn)也不會(huì)有電流通過(guò)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)持續(xù)運(yùn)行，但由于一點(diǎn)接地狀況的存在，正負(fù)極會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致兩點(diǎn)接地問(wèn)題的出現(xiàn)。最終，轉(zhuǎn)子失衡，出現(xiàn)過(guò)熱或震動(dòng)問(wèn)題。

2013 年，湖北黃龍?zhí)端Πl(fā)電廠的一號(hào)機(jī)定子線圈數(shù)為396 個(gè)，中性引線和主引出線各有三根，額定電壓為13.8kV。1 號(hào)機(jī)組從開(kāi)始運(yùn)行至2013 年一直運(yùn)行良好，但從2013 年開(kāi)始，該發(fā)電機(jī)的定子絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，表現(xiàn)為A、C 兩相直流泄漏電流出現(xiàn)數(shù)值偏大狀況。這一問(wèn)題給整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行造成阻礙，幸而在維護(hù)人員的嚴(yán)密排查下沒(méi)有造成嚴(yán)重后果。這啟示著維護(hù)人員強(qiáng)化對(duì)定子的檢查，通過(guò)密切排查消除安全隱患。

（二）水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要障礙

機(jī)械結(jié)構(gòu)部門(mén)存在障礙的原因有許多，問(wèn)題主要集中在三個(gè)方面：一方面是發(fā)電機(jī)出現(xiàn)強(qiáng)震現(xiàn)象，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，此類問(wèn)題并不明顯，通常難以被技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)。強(qiáng)震問(wèn)題甚至被視為常規(guī)問(wèn)題，強(qiáng)震現(xiàn)象可能給機(jī)組帶來(lái)消極影響，導(dǎo)致不同零部件使用壽命縮減。二是空蝕現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)組一旦出現(xiàn)空蝕現(xiàn)象，許多零部件會(huì)被損壞，進(jìn)而造成整個(gè)發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?fù)p傷。發(fā)電機(jī)組的損傷與修理程度有著直接關(guān)系，技術(shù)人員必須清除空蝕問(wèn)題，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。三是電網(wǎng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，我國(guó)技術(shù)的高速發(fā)展使得發(fā)電機(jī)組廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)中，這推動(dòng)著發(fā)電量的整體提升。然而，從實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)可知，水輪發(fā)電機(jī)組的檢修實(shí)踐和次數(shù)正在大幅度減少，一旦出現(xiàn)故障，水輪發(fā)電機(jī)組便無(wú)法運(yùn)行。這意味著電網(wǎng)的穩(wěn)定性差，應(yīng)當(dāng)采取多種舉措強(qiáng)化維護(hù)管理環(huán)節(jié)，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。

三、水輪發(fā)電機(jī)組維護(hù)對(duì)策

（一）強(qiáng)化日常維護(hù)工作

日常維護(hù)使保證水輪發(fā)電機(jī)組順利運(yùn)行的關(guān)鍵步驟，也是發(fā)現(xiàn)故障的重要渠道。水電站運(yùn)行時(shí)，定期維護(hù)設(shè)備有助于排除潛在風(fēng)險(xiǎn)。為提升水電站排除風(fēng)險(xiǎn)的能力，管理主體應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)格而完整的制度，對(duì)日常維護(hù)工作進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范。

例如，實(shí)現(xiàn)日常維護(hù)管理工作的信息化，提升管理工作的系統(tǒng)化水平。開(kāi)始每日排查工作前，首先明確不同機(jī)組部分的維護(hù)人員，了解不同維護(hù)人員的主要責(zé)任及具體的排查規(guī)劃，避免出現(xiàn)工作內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象。管理主體應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同維護(hù)人員的規(guī)劃對(duì)其排查方案進(jìn)行優(yōu)化，注重對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行細(xì)節(jié)的檢查與維護(hù)。與故障排查工作相關(guān)的制度安排應(yīng)當(dāng)做到精簡(jiǎn)、細(xì)化，將水輪發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)的各類問(wèn)題包含在內(nèi)，保證維護(hù)人員遇到難以解決的問(wèn)題時(shí)，現(xiàn)有制度能夠?yàn)樗麄兲峁┮欢ㄖ笇?dǎo)和保障。其次，維護(hù)人員在日常維護(hù)機(jī)組設(shè)備時(shí)需全面了解水輪發(fā)電機(jī)組的狀況和機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，按照合理周期清掃水輪發(fā)電機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組周?chē)鷳?yīng)當(dāng)保證無(wú)積水，維護(hù)人員在清掃發(fā)電機(jī)組時(shí)不僅要注重機(jī)組本身的清理，還要注重周?chē)h(huán)境的塑造。最后，一旦發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組存在故障，維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)上報(bào)并采取措施排除故障。如更換磨損頻率高的設(shè)備，更換部分出現(xiàn)銹蝕狀況的設(shè)備，對(duì)這些容易出現(xiàn)故障的部分，維護(hù)人員需提升保養(yǎng)頻率，以此保證機(jī)組正常運(yùn)行。此外，一旦出現(xiàn)異常狀況，如設(shè)備軸瓦損壞、聯(lián)動(dòng)異常等現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)化的故障排查，了解與這一現(xiàn)象有關(guān)的零部件狀況，從整體的角度出發(fā)解決水電站水輪發(fā)電機(jī)的故障問(wèn)題。傳統(tǒng)的維護(hù)體系中，維護(hù)人員只關(guān)注水輪發(fā)電機(jī)局部問(wèn)題的解決，而沒(méi)有從宏觀的角度出發(fā)探究問(wèn)題產(chǎn)生的原因。這導(dǎo)致一個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題得到解決，另一環(huán)節(jié)則出現(xiàn)新問(wèn)題，維護(hù)效率并不高。將宏觀理念滲透在維護(hù)過(guò)程中有助于解決這一問(wèn)題，從系統(tǒng)的角度出發(fā)探究水電站的狀況，防止由于需要頻繁維修而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)難以順暢運(yùn)行。

（二）升級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組維護(hù)相關(guān)技術(shù)

維護(hù)人員在檢驗(yàn)機(jī)組設(shè)備的過(guò)程中，必須將全部的發(fā)電機(jī)組及設(shè)備連接線拔出，避免出現(xiàn)安全事故?？傊?，應(yīng)當(dāng)根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中電壓的高低合理選擇搖表設(shè)備。水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)則表明搖測(cè)具有一定準(zhǔn)確性、合理性。隨后，維護(hù)人員可借助絕緣電阻搖測(cè)控制發(fā)電機(jī)組不同組成部分的絕緣參數(shù)，提升管理過(guò)程的系統(tǒng)化程度，并使絕緣參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，保證水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

面對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)的高溫故障，技術(shù)人員可探究出現(xiàn)溫度異?，F(xiàn)象的主要原因。通常情況下，水輪發(fā)電機(jī)組會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中出現(xiàn)溫度異常狀況，溫度不斷升高的現(xiàn)象得不到及時(shí)處理，機(jī)組運(yùn)行可能出現(xiàn)重大事故。技術(shù)人員需建立防范意識(shí)，發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象時(shí)，必須提升安全意識(shí)，引起重視并對(duì)額定值進(jìn)行調(diào)整。此外，測(cè)溫裝置的性能也可能導(dǎo)致溫度異常的現(xiàn)象出現(xiàn)。技術(shù)人員需調(diào)整測(cè)溫裝置，將測(cè)溫裝置中的故障部分排除，并通知專業(yè)人員檢查、維護(hù)測(cè)溫裝置，弱化溫度異常對(duì)設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)的影響。部分機(jī)組的冷卻水壓存在性能問(wèn)題，由冷卻水壓所造成的溫度異常應(yīng)當(dāng)對(duì)水泵進(jìn)行檢查，同時(shí)冷卻備用水，控制水泵水壓，降低由于高溫而導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組故障的可能性。

面向發(fā)電機(jī)冒煙的狀況，技術(shù)人員需迅速找到具體的冒煙位置，研究發(fā)電機(jī)冒煙的可能原因。切斷電源是防止冒煙現(xiàn)象擴(kuò)散的第一步，切斷電源后，技術(shù)人員需暫停水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，排查鏈接線路、電源開(kāi)關(guān)可能存在的問(wèn)題，通過(guò)建立完善的連接線路網(wǎng)絡(luò)保證通常的穩(wěn)定性，并維護(hù)電源開(kāi)關(guān)的正常工作狀態(tài)。冒煙設(shè)備的維護(hù)也是降低安全風(fēng)險(xiǎn)的重要方式，技術(shù)人員要及時(shí)更換冒煙設(shè)備可能存在的故障，在檢修后對(duì)冒煙設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在保證設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下才能繼續(xù)使用該設(shè)備，維護(hù)設(shè)備運(yùn)行安全。

值得注意的是，技術(shù)人員在檢修設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)明確自身崗位職責(zé)，明確不同維護(hù)工作的技術(shù)要點(diǎn)，避免出現(xiàn)頻繁拆卸、維修的狀況。頻繁的拆卸和維修可能導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行受阻，且為減少水電站產(chǎn)生損失的可能性，技術(shù)人員應(yīng)仔細(xì)閱讀過(guò)往的檢修報(bào)告，合理預(yù)測(cè)未來(lái)可能出現(xiàn)的事故。在大數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于管理過(guò)程中的背景下，技術(shù)人員可借助大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)未來(lái)可能出現(xiàn)的狀況，并據(jù)此縮短或延長(zhǎng)檢修時(shí)間。一般情況下，機(jī)組人員不得頻繁、隨意修改原有檢修方案，在應(yīng)用大數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的前提下，機(jī)組人員修改檢修方案的過(guò)程都會(huì)被記錄在數(shù)據(jù)后臺(tái)，這邊提升了管理的有效性。一旦出現(xiàn)檢修問(wèn)題，數(shù)據(jù)后臺(tái)能夠及時(shí)反映，這便提升了維修的機(jī)動(dòng)能力。

（三）密切監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況

檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)能夠減少其產(chǎn)生故障的概率，當(dāng)前，檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況的方式有許多，大多數(shù)方式依賴于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，因而具有較強(qiáng)的前瞻性。然而，在當(dāng)前形勢(shì)下，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明確實(shí)踐與數(shù)據(jù)相結(jié)合的檢測(cè)思路，不能盲信數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果，而要結(jié)合本地區(qū)水輪發(fā)電機(jī)組的狀況排查故障。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)頻繁通報(bào)同一問(wèn)題時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)引起高度注意，進(jìn)入水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行考察，了解發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況。檢測(cè)過(guò)程中，建立和檢測(cè)有關(guān)的機(jī)制尤為必要。不同技術(shù)人員負(fù)責(zé)的檢測(cè)領(lǐng)域不同，關(guān)鍵是要對(duì)不同領(lǐng)域的檢測(cè)工作進(jìn)行合理安排，保證不出現(xiàn)低效檢測(cè)的狀況。相關(guān)制度規(guī)定應(yīng)當(dāng)能夠提升檢測(cè)工作的科學(xué)性，保障水輪發(fā)電機(jī)組被全天候檢測(cè)，并且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

提升監(jiān)測(cè)水平的關(guān)鍵在于強(qiáng)化技術(shù)人員培訓(xùn)，各單位在培養(yǎng)人才的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)以高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)要求來(lái)培養(yǎng)技術(shù)人員。其次，技術(shù)人員進(jìn)入崗位后，各單位應(yīng)當(dāng)為其提供繼續(xù)培訓(xùn)、教育服務(wù)，保證技術(shù)人員的技術(shù)水平處于動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程中。專項(xiàng)培訓(xùn)將推動(dòng)技術(shù)人員的技術(shù)水平朝著高精尖的方向發(fā)展。最后，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分了解新型設(shè)備和技術(shù)，這意味著各單位需為技術(shù)人員創(chuàng)造接觸新機(jī)器、新技術(shù)的機(jī)會(huì)，并培育他們熟練操作新設(shè)備的能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，細(xì)致入微的監(jiān)督與檢修時(shí)保證水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，提升水輪發(fā)電機(jī)的維修與監(jiān)測(cè)水平，建立完善的監(jiān)督機(jī)制是各單位努力的方向。隨著維護(hù)技術(shù)水平與人員素質(zhì)的提升、管理制度的完善，水輪發(fā)電機(jī)組將能夠長(zhǎng)時(shí)間平穩(wěn)運(yùn)行。