分析水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈開裂故障及處理措施

廣東梅雁吉祥水電股份有限公司單竹窩水電站 沈 杰

1 引言

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷的提升，國(guó)家的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)均取得了舉世矚目的成就，人民群眾的幸福感、獲得感、歸屬感不斷增強(qiáng)。尤其是近年來各項(xiàng)大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)，修路架橋和建設(shè)高鐵站、建設(shè)水電站等一大批世界性工程拔地而起，為國(guó)家的全面建設(shè)發(fā)揮了重要的作用。對(duì)于水電站而言，在全面建設(shè)并投入使用的過程中，對(duì)國(guó)家的電力能源安全發(fā)揮了應(yīng)有的作用。然而水電站在發(fā)電過程中，水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)開裂的問題是擺在各級(jí)工程技術(shù)人員面前主要問題。

2 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈開裂的概念

2.1 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈的概念

所謂水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈是指，在水力發(fā)電過程中利用水流的力量進(jìn)行發(fā)電，從而有效發(fā)揮作用的過程，而對(duì)于磁線圈而言是有效保證轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過磁反應(yīng)效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的過程，可見磁線圈的作用十分明顯，發(fā)揮效果較大，而一旦磁線圈發(fā)生故障，甚至是其中的一個(gè)小部件發(fā)生故障，都會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子甚至整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)有著致命的影響。同時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈的可以將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能再轉(zhuǎn)變成電能，根據(jù)能量守恒的工作原理，需要按照既定的電壓功率調(diào)整磁通強(qiáng)度，也即是改變可控制的硅導(dǎo)通角。具體分為混流式和軸流式等方式，嚴(yán)格控制好水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁線圈中的導(dǎo)葉連桿、導(dǎo)葉套筒、頂蓋和底環(huán)的部件，進(jìn)而可以最大限度降低磁線圈的開裂情況。因此，全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈的維護(hù)和保養(yǎng)有著十分重要的作用。

2.2 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈開裂的影響

水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈一旦開裂，對(duì)于整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，以及電路運(yùn)行系統(tǒng)都有較大的影響。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子而言，一旦出現(xiàn)情況則不僅僅是一個(gè)線圈的問題，而有可能引發(fā)機(jī)組掃鏜等更為嚴(yán)重的問題。線圈開裂則線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，會(huì)有輕微的松動(dòng)并影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)于整個(gè)線路系統(tǒng)則會(huì)因磁線圈開裂而導(dǎo)致出現(xiàn)引線接頭低垂等問題，從而增大了線路系統(tǒng)的運(yùn)行隱患，導(dǎo)致設(shè)備的損毀及出現(xiàn)更大的問題。因此，加強(qiáng)零部件以及運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的檢查維護(hù)顯得特別重要。同時(shí)，工作人員、技術(shù)人員、管理人員要有責(zé)任心和責(zé)任感，確保轉(zhuǎn)子在正常工作過程中的巡回檢查[1]。

2.3 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈及處理過程中存在的主要問題

水輪發(fā)電機(jī)作為我國(guó)水力發(fā)電系統(tǒng)核心部件之一，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定正常工作對(duì)于保持水力發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)國(guó)家水力能源資源的利用，保證老百姓用上安全放心的電力有著重要的作用。但轉(zhuǎn)子磁線圈在正常工作過程中也會(huì)因檢查維護(hù)不及時(shí)，以及其他故障處理不當(dāng)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子磁線圈開裂問題是水力發(fā)電系統(tǒng)較為常見，并且較為棘手的問題，需要引起高度的關(guān)注和重視。其存在的最主要的問題就是在發(fā)電機(jī)組停電檢修過程中，需要將所有的部件尤其是內(nèi)部部件包括流道蓋板、燈泡頭、定子這些大件等進(jìn)行全部拆卸和吊裝作業(yè)，這樣才能進(jìn)行徹底的檢查和維修[2]。

3 加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈開裂故障排除技術(shù)的意義

3.1 保證發(fā)電設(shè)備能夠有效穩(wěn)定的工作

全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁線圈的檢查維護(hù)，有效保證磁線圈正常穩(wěn)定工作，對(duì)于出現(xiàn)開裂問題及時(shí)進(jìn)行解決維修，對(duì)于有效保證整個(gè)發(fā)電機(jī)組，同時(shí)保證整個(gè)水力發(fā)電系統(tǒng)都有著重要的作用，能夠有效保證發(fā)電設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。磁極線圈開裂看似問題較小，實(shí)際上如果不加以解決則影響是較為嚴(yán)重的。因此，需要管理人員和工作人員以及技術(shù)人員加強(qiáng)日常的維修和維護(hù)，有效保證出現(xiàn)開裂問題的部件及時(shí)解決，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電設(shè)備發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)整體性的系統(tǒng)工程，每一個(gè)部位能否正常工作都影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 保證發(fā)電企業(yè)正常生產(chǎn)

全面加強(qiáng)磁極線圈的檢查檢修，有效保證磁極線圈在出現(xiàn)問題后尤其是出現(xiàn)開裂的問題后及時(shí)有效解決，對(duì)于發(fā)電企業(yè)而言也有著十分重要的作用，發(fā)電企業(yè)作為一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，只有將企業(yè)發(fā)展好管理好才能實(shí)現(xiàn)利益的最大化，而作為利益的來源之一就是有效保證發(fā)電量，保證發(fā)電的質(zhì)量，為地區(qū)送出更大更多的電力資源，才能夠有效保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而對(duì)于發(fā)電設(shè)備而言無法保證所有機(jī)組正常運(yùn)行，無法保證發(fā)電機(jī)組處于額定的工作時(shí)間和發(fā)電量，則就無法保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)于發(fā)電機(jī)組的水輪發(fā)電機(jī)的磁極線圈而言，看似一個(gè)小的線圈實(shí)則影響著整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，工作人員要在工作崗位上發(fā)揮應(yīng)有作用，確保企業(yè)按照預(yù)定的計(jì)劃正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

3.3 提升發(fā)電設(shè)備的使用壽命

全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極線圈的故障排除，能夠有效保證整個(gè)發(fā)電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，更能夠有效提升發(fā)電設(shè)備的使用壽命，保證發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。磁極線圈出現(xiàn)開裂，對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)而言，如果不加以解決，有可能就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子零部件的松動(dòng)，久而久之就會(huì)形成發(fā)電設(shè)備的短路和損毀，甚至造成更為嚴(yán)重的人身安全事故，因此全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)組的磁極線圈設(shè)備檢查，并及時(shí)對(duì)出現(xiàn)開裂問題進(jìn)行處理，能夠有效提升發(fā)電設(shè)備的使用壽命，保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行，這樣對(duì)于發(fā)電企業(yè)而言是最大的保障。

4 加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈開裂故障排除技術(shù)的有關(guān)方法

4.1 加強(qiáng)日常的保養(yǎng)巡修及檢查

全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈的檢查維護(hù)，對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著十分重要的作用，因此加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)對(duì)于水輪發(fā)電十分必要。日常的保養(yǎng)巡修檢查主要包括機(jī)電設(shè)備的檢查，電力系統(tǒng)的檢查，電磁線圈、電磁開關(guān)系統(tǒng)等檢查。對(duì)于經(jīng)常性的易損件需要在檢查的過程中進(jìn)行仔細(xì)的檢查，嚴(yán)格按照日常維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)進(jìn)行，做到不漏一項(xiàng)，不漏一處。日常檢查保養(yǎng)工作做得仔細(xì)，工作人員要有較強(qiáng)的責(zé)任心，同時(shí)具備精湛的技術(shù)水平，對(duì)故障進(jìn)行維修和處理，確保整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

例如，水力發(fā)電廠的機(jī)電設(shè)備維護(hù)人員在對(duì)于發(fā)電機(jī)組的整套設(shè)備進(jìn)行管理的過程中，首先管理崗位工作的人員應(yīng)每天對(duì)檢修人員進(jìn)行提醒教育，確保檢修人員嚴(yán)格按照日常維護(hù)保養(yǎng)細(xì)則和規(guī)范進(jìn)行例行的檢查，有效保證整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。對(duì)于檢修人員應(yīng)該嚴(yán)格按照管理人員的要求，每?jī)扇藶橐唤M，一個(gè)為專業(yè)技術(shù)人員，另一個(gè)則為備份技術(shù)人員，通過以老帶新的方式進(jìn)行日常檢查，以保證老技術(shù)人員如有特殊情況，新技術(shù)人員能夠及時(shí)頂替，確保日常例行檢修工作不斷檔，保證每天都能進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，尤其是對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極線圈，更是需要認(rèn)真的檢查，因?yàn)榇艠O線圈故障率較高，對(duì)水輪機(jī)組影響較大，因此需要技術(shù)人員進(jìn)行認(rèn)真的核查和比對(duì)。

4.2 對(duì)開裂故障進(jìn)行處理

筆者通過對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，而本文研究的轉(zhuǎn)子磁極線圈故障，主要是在轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子磁極兩部分出現(xiàn)，因此水輪發(fā)電機(jī)組的磁極線圈如果在檢查過程中一旦發(fā)現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，則需要對(duì)相關(guān)的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行全面的關(guān)停，而后認(rèn)真的檢查處理，對(duì)于開裂故障的原因可能是多方面的，目前對(duì)于國(guó)家的水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)類似的情況較多，對(duì)于出現(xiàn)的原因眾口不一，但其最根本的原因還是由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)經(jīng)常高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上線圈在纏繞的過程中拉線不緊所導(dǎo)致。

磁極之間的連接線與固定孔也會(huì)因?yàn)闄z修過程中維護(hù)不當(dāng)而出現(xiàn)線圈松動(dòng)開裂的問題，需要引起高度重視，并進(jìn)行徹底解決。在處理過程中可以依據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的磁極線圈開裂示意圖進(jìn)行具體分析，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行方式和運(yùn)行速度分析問題出現(xiàn)的原因，重點(diǎn)關(guān)注引線孔的螺紋痕跡，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極線圈正常運(yùn)行的時(shí)候，磁極在物理作用的支持下，可以與磁軛緊密貼合，并不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)和開裂的現(xiàn)象；而當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極線圈的工作負(fù)荷過大和水泵斷電時(shí)，由于振動(dòng)頻率過大，與磁軛出現(xiàn)較大的空隙，進(jìn)而在加速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下導(dǎo)致楔塊不能較好的約束水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子磁極線圈，在晃動(dòng)劇烈的過程中出現(xiàn)開裂的情況。因此，檢修技術(shù)人員在實(shí)際操作中可以依據(jù)以上的分析有針對(duì)性地處理開裂故障，保障水輪發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)穩(wěn)運(yùn)行[3]。

例如，發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)磁極線圈開裂后，需要認(rèn)真進(jìn)行處理，首先做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，把進(jìn)水口水門閘關(guān)閉，保證在不進(jìn)水的情況下把發(fā)電機(jī)組關(guān)停，進(jìn)行全面的檢修狀態(tài)，在進(jìn)行檢修的過程中還應(yīng)該把現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地打掃干凈，用絕緣測(cè)壓設(shè)備進(jìn)行全面的測(cè)壓測(cè)阻抗，以保證在無電壓確保安全的情況下進(jìn)行維修。

首先應(yīng)該墊好支撐，使得兩層方鋼管橫豎垂直交叉放置，相對(duì)于磁極線圈對(duì)稱放置。然后應(yīng)對(duì)線圈匝間的灰塵進(jìn)行清理，借助壓力氣源進(jìn)行吹風(fēng)清理，如果開裂間隙較大的話，應(yīng)該將原有的NOMEX紙盡量去除，借助壓力氣源進(jìn)行吹凈。其次可以配EP139膠，針對(duì)開裂較小和開裂較大的縫隙進(jìn)行分別操作，如果開裂較大的話，應(yīng)該將雙面刷0.18的NOMEX紙塞入開裂縫隙，數(shù)量為兩層，之后應(yīng)在線圈銅排表面墊一層厚布，墊好硬質(zhì)木塊，使用大力卡蘭夾緊，溫室固化24h。最后測(cè)試絕緣電阻，通過抗阻試驗(yàn)檢驗(yàn)修復(fù)效果，促進(jìn)開裂故障的有效處理。

4.3 提升專業(yè)維修人員的能力素質(zhì)

水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極線圈維護(hù)管理雖然不是一個(gè)技術(shù)性特別強(qiáng)的工作，但需要維修人員有極強(qiáng)的責(zé)任心和事業(yè)感，需要有對(duì)待工作一絲不茍的精神和追求，只有這樣才能更好完成水輪發(fā)電機(jī)整個(gè)設(shè)備的維護(hù)和管理工作。維修人員在進(jìn)行維修之前需要對(duì)水輪發(fā)電機(jī)做好清潔工作，這樣在檢修的時(shí)候可以較為準(zhǔn)確地找出問題所在，尤其是水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極線圈的滑環(huán)等關(guān)鍵部位，在進(jìn)行清潔的時(shí)候要重點(diǎn)保護(hù)其絕緣裝置，避免出現(xiàn)破壞線路的情況。

另外，維修人員還要熟悉水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極線圈的運(yùn)行規(guī)程，依據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做出預(yù)設(shè)，然后再逐步縮小問題出現(xiàn)的范圍，這樣可以較大減少維修人員的工作量，縮短工作維修時(shí)間。因此，提升維修人員的專業(yè)能力素質(zhì)需要在具體的情景中進(jìn)行，明確事故出現(xiàn)的原因，在處理好小細(xì)節(jié)問題之后認(rèn)真排查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行故障，進(jìn)而制定好解決測(cè)試。

例如，水輪機(jī)組技術(shù)維修人員應(yīng)全面加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)能力素質(zhì)的提升和培養(yǎng)，尤其是對(duì)于日常性的維護(hù)檢修而言較為關(guān)鍵，專業(yè)技術(shù)維修人員應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)水輪機(jī)組轉(zhuǎn)子線圈開裂故障進(jìn)行深入的研究和分析，將問題出現(xiàn)的根本原因找清楚，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)性改進(jìn)，以更好確保整個(gè)發(fā)電機(jī)組安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 總結(jié)

綜上所述，全面加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈的故障排除對(duì)于全面提升水力發(fā)電企業(yè)整體質(zhì)量效益有著較為重要的作用。全面有效保證水輪機(jī)組各個(gè)部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有效提升整體的安全穩(wěn)定運(yùn)行效率，則需要水力發(fā)電企業(yè)各個(gè)階層管理人員付出努力。