水利泵站設(shè)備故障分析與管理維護(hù)措施探究

郭露丹

（甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)水務(wù)局，甘肅 蘭州 730030）

泵站是水利工程不可或缺的組成部分。隨著生產(chǎn)技術(shù)迭代與更新，泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，設(shè)備種類日趨繁多。當(dāng)下，常見的水利泵站設(shè)備可劃分為電氣設(shè)備與機(jī)電設(shè)備等不同類型。一旦設(shè)備性能出現(xiàn)問題，會(huì)直接降低泵站運(yùn)行質(zhì)效，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)順利進(jìn)行。因此，結(jié)合水利泵站設(shè)備運(yùn)行中的故障類型，制定針對(duì)性的維管方案，方能確保水利泵站發(fā)揮出最大經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 水利泵站設(shè)備常見故障分析

1.1 變壓器故障

水利泵站變壓器多由鐵芯、油箱、線圈、絕緣套管、分接開關(guān)等不同附件構(gòu)成。在水利泵站運(yùn)行過程中，變壓器可動(dòng)態(tài)化調(diào)整電壓，通過降低或者提升電壓，來滿足水利泵站用電需求。在水利工程建設(shè)實(shí)踐中，變壓器故障多被細(xì)化為以下類型。（1）變壓器油溫不正常。變壓器油具有絕緣與散熱兩大功能。變壓器油溫異常誘因不一，如螺栓絕緣性能差、負(fù)載過大等。常規(guī)條件下，變壓器油溫值在85℃左右。若變壓器油溫高出正常值10℃左右或者荷載穩(wěn)定狀態(tài)下的油溫急劇上升，即可判定變壓器油溫處于異常狀態(tài)；（2）變壓器運(yùn)行聲音有異樣。正常運(yùn)行狀態(tài)下的水利泵站變壓器會(huì)發(fā)出規(guī)律性的“嗡嗡”響聲。若響聲不規(guī)律或出現(xiàn)異響，即可判定變壓器運(yùn)行聲音異常。從誘因來看，多為變壓器運(yùn)行負(fù)載大或者負(fù)載變化大。在夜間或者陰雨天，變壓器高壓套管臟污，或者設(shè)備顯卡接觸不良后，變壓器高壓套管附近會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色火花或者發(fā)出“嗤嗤”聲音；（3）瓦斯保護(hù)故障。運(yùn)行中的變壓器會(huì)出現(xiàn)二次回路故障問題，并釋放出報(bào)警型號(hào)。在變壓器內(nèi)在故障較大時(shí)，瓦斯會(huì)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，變壓器出現(xiàn)跳閘情況。即便如此，亦有可能出現(xiàn)二次回路故障問題。

1.2 高壓電機(jī)故障

高壓電機(jī)具有功率大、抗沖擊力強(qiáng)等優(yōu)勢，以及慣性大、啟動(dòng)與制動(dòng)困難等劣勢。在出現(xiàn)運(yùn)行故障后，會(huì)降低泵站供水穩(wěn)定性。高壓電機(jī)故障類型多體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

（1）高壓電機(jī)啟動(dòng)力矩故障，加大了啟動(dòng)阻力，并出現(xiàn)運(yùn)行異響。究其原因，多因高壓電機(jī)三相電源電路故障引起。若引線定子繞組中任何一相斷電，極有可能誘發(fā)單向啟動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備啟動(dòng)力矩不足。此外，電網(wǎng)電壓較低或者繞組有匝間短路后，也會(huì)導(dǎo)致高壓電機(jī)啟動(dòng)力矩較小或者荷載增大，并引起電機(jī)停轉(zhuǎn)故障。

（2）因控制設(shè)備接線不當(dāng)、開關(guān)接觸不良、電動(dòng)機(jī)軸承故障等，導(dǎo)致接入電源的高壓電機(jī)未正常啟動(dòng)。

（3）電機(jī)轉(zhuǎn)子故障。運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的高壓電機(jī)的啟停操作較為頻繁，在較高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)大量的熱效應(yīng)力與電磁力。兩項(xiàng)力量同步作用到電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子后，短路環(huán)與銅條環(huán)融為一體，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子內(nèi)的銅條松動(dòng)。而高壓電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下會(huì)因電流作用出現(xiàn)擺動(dòng)，或者誘發(fā)劇烈震動(dòng)電磁鎖，進(jìn)一步加大了放電問題發(fā)生概率。此項(xiàng)問題得不到及時(shí)有效解決，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，影響高壓電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)溫度散熱性能差，溫度過高時(shí)，則可表明電機(jī)存在故障。從誘因來看，多表現(xiàn)為電源電壓短時(shí)內(nèi)升高、高壓電機(jī)負(fù)載變動(dòng)過大等，導(dǎo)致電機(jī)在短時(shí)內(nèi)空載，粉塵等雜物進(jìn)入高壓電機(jī)后附著于單機(jī)內(nèi)部或者絕緣表面，電機(jī)通風(fēng)性能下降。

1.3 變頻器故障

充電啟動(dòng)電路故障是常見的水利泵站變頻器故障。若變頻器的報(bào)警顯示為直流母線電壓故障，則可判定變頻器故障與直流母線電壓間有直接性關(guān)系。變頻器工作原理較為復(fù)雜，既需設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，也對(duì)內(nèi)部環(huán)境有著較高要求，需運(yùn)行狀態(tài)下的變頻器電路環(huán)境或者電氣元件接通良好。從水利泵站設(shè)備運(yùn)行成效來看，誘發(fā)變頻故障的因素具有多樣性。設(shè)備維管人員需動(dòng)態(tài)化監(jiān)管變頻器運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變頻器故障，制定針對(duì)性地維管方案。

1.4 電動(dòng)機(jī)故障

（1）同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)故障。在水利泵站運(yùn)行過程中，若水利泵站設(shè)備的晶閘管缺乏觸動(dòng)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部插件接觸故障等，會(huì)加大水利泵站電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁故障概率，常見的故障表現(xiàn)為繼電器線圈電壓不足，或者充電狀態(tài)下的控制器繼電器觸點(diǎn)反復(fù)動(dòng)作，電壓電路未輸出等。為規(guī)避此種故障，維管人員應(yīng)將同步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)、勵(lì)磁故障危害等充分考慮進(jìn)去，在預(yù)防與排查故障時(shí)，全面把控同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)故障特征與類型，制定針對(duì)性的維管方案。

（2）水輪發(fā)電機(jī)組故障。定子引出線電纜外皮破裂與定子轉(zhuǎn)動(dòng)溫度升高是較為常見的水輪發(fā)電機(jī)組故障類型。定子引出線電纜外皮破裂多因人為因素誘發(fā)。而定子轉(zhuǎn)動(dòng)溫度升高則因水輪發(fā)電機(jī)負(fù)載過大導(dǎo)致。在溫度超過限定值后，水輪發(fā)電機(jī)組受損，影響到其正常使用年限。

2 水利泵站設(shè)備故障管理與維護(hù)對(duì)策

水利泵站設(shè)備故障得不到及時(shí)維管，會(huì)直接降低水利泵站的運(yùn)行質(zhì)量與效率。結(jié)合變壓器、高壓電機(jī)、變頻器、同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)等不同部件故障，制定針對(duì)性的維管方案，就顯得尤為重要。

2.1 變壓器故障維管

在變壓器故障維修中，維管人員可從以下幾個(gè)方面著手。

（1）合理檢測變壓器運(yùn)行狀態(tài)，判定是否存在油溫異常狀況。運(yùn)行中的變壓器油溫異常多因常年失修所致，因此，維管人員需增強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，合理安排日常檢修工作，嚴(yán)格遵循相應(yīng)制度規(guī)范做好檢修安排。在加緊鐵鋅螺栓絕緣性能故障后，會(huì)直接加大變壓器油溫升高風(fēng)險(xiǎn)。螺栓損壞并非一時(shí)顯現(xiàn)，是在長時(shí)間應(yīng)用中積累而成。若維管人員動(dòng)態(tài)化關(guān)注加緊鐵心的螺栓零部件，則可及時(shí)發(fā)現(xiàn)部件運(yùn)行中的問題，及時(shí)調(diào)整維管方案，提高維管質(zhì)效。

（2）及時(shí)清理變壓器。水利泵站運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，易出現(xiàn)粉塵、雜質(zhì)等。為防止外界物質(zhì)附著到變壓器高壓管上，以及規(guī)避變壓器聲音異常問題或者短路故障，就需做好變壓器清理工作。維管人員可在停電期間，及時(shí)清理變壓器高壓管上的臟污。

（3）為檢測出瓦斯保護(hù)故障，維管人員要全方位細(xì)致地檢查變壓器運(yùn)行情況，可切斷變壓器電源，及時(shí)投入備用變壓器，并仔細(xì)檢查原有變壓器的外觀，看是否存在焊接縫裂開問題或者變形問題。

（4）從變壓器故障類型入手，制定針對(duì)性的維管方案。水利泵站變壓器故障類型不一，為提高維管工作質(zhì)效，維管人員需從過往工作經(jīng)驗(yàn)、變壓器運(yùn)行中的表征等入手，找出變壓器故障原因，確定故障位置，繼而有序安排后續(xù)的維管工作。變壓器三相電壓不平衡故障是常見的變壓器故障類型，維管人員可從日常工作經(jīng)驗(yàn)入手，判斷三相電壓不平衡原因，并及時(shí)制定修繕方案，防止故障加重。

2.2 高壓電機(jī)故障維管

（1）維管人員需動(dòng)態(tài)化監(jiān)測高壓電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代化技術(shù)為支撐，積極構(gòu)建高壓電機(jī)在線管控平臺(tái)，動(dòng)態(tài)化監(jiān)測高壓電機(jī)運(yùn)行狀況。在線監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)將獲取信息反饋給數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行分析，形成高壓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)告。維管人員可結(jié)合報(bào)告信息，尋找出高壓電機(jī)故障。

（2）規(guī)范高壓電機(jī)檢修操作。水利泵站維管人員可結(jié)合高壓電機(jī)故障前表征，運(yùn)用嗅覺、聽覺等判斷高壓電機(jī)運(yùn)行情況，尋找出故障原因。比如，維管人員可憑借嗅覺判定高壓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中是否存在異位，若出現(xiàn)焦煳味，可判定絕緣物性能故障。針對(duì)絕緣故障，一方面維管人員可檢查自定子線圈引線瓷瓶，查看瓷瓶是否存在污染問題。若掉瓷釉或者外殼爬電弧光閃絡(luò)問題，則可判定極可能出現(xiàn)絕緣性能問題，維管人員可及時(shí)更換存在故障的瓷瓶。定子線圈引線多與電機(jī)殼內(nèi)部柱固定為一體，其絕緣部分在長期運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下易出現(xiàn)老損問題，維管人員在排查期間可打開綁扎線，查看是否存在線損或者絕緣壞點(diǎn)問題，并選擇合理的絕緣材料，綁扎處理損壞位置。另一方面，高壓電機(jī)定子線圈兩個(gè)端部與鐵心槽口結(jié)合區(qū)會(huì)受到電暈、震動(dòng)摩擦等因素影響，致使線圈鐵芯槽口遭受摩擦，并降低線圈絕緣性能。若絕緣故障發(fā)生在槽口區(qū)域，則可應(yīng)用青殼紙等絕緣材質(zhì)墊一下，隨之進(jìn)行可靠固定，即可解決以上問題。若故障位置在鐵心槽中間，需將線圈取出并進(jìn)行大規(guī)模檢修。若取線圈期間，其余線圈受影響，則需及時(shí)調(diào)整維管方案，防止出現(xiàn)新的故障。

（3）高壓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)伸長端銅條斷裂風(fēng)險(xiǎn)較高，并靠向短路環(huán)的焊接區(qū)域。斷裂后的銅條表征并不十分明顯，易被維管人員忽略。銅條斷裂后，各斷面吻合且密實(shí)，若檢修不仔細(xì)，維管人員易將此項(xiàng)問題忽略。因此，維管人員可抽出電機(jī)轉(zhuǎn)子輕輕敲打，全面了解轉(zhuǎn)子斷裂情況。此外，維管人員可在焊接部位涂抹絕緣漆，借助熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行干燥處理，并將轉(zhuǎn)子裝回，確保全部螺栓落實(shí)被固定，方可啟動(dòng)轉(zhuǎn)子。

（4）維管人員可遵循先繁后簡的維管原則，對(duì)電源部分、繞組部分進(jìn)行電路電源檢查，判斷電源電路松動(dòng)與線路短路情況。若電源電路未出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)檢查繞組。在繞組無法充電時(shí)，要進(jìn)一步檢查三相電壓。若三相電壓不穩(wěn)定，則可判定高壓電機(jī)為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，維管人員需及時(shí)更換掉性能故障的電路熔絲。此外，維管人員需做好高壓電機(jī)檢修工作。在高壓電機(jī)溫度過高時(shí)，維管人員可檢查三相電源電壓穩(wěn)定性與三相接觸器觸頭接觸性能。在電壓平衡、接觸良好的情況下，維管人員可查看三相電流是否超過額定值。若超過額定值，可在一定程度上判定電機(jī)容量不足。此時(shí)，管理人員需從水利泵站需求入手，及時(shí)更換性能良好的高壓電機(jī)。

2.3 變頻器故障維管

變頻器性能故障會(huì)直接影響水利泵站設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。維管人員需做好定期檢修工作，在電源切斷狀態(tài)下打開機(jī)殼，有效檢查變頻器連接線路與整體運(yùn)行狀況。受變頻器屬性影響，斷電后的變頻器放電也需相應(yīng)時(shí)間。因此，在維管工作中，工作人員需在斷電后將變頻器放置一段時(shí)間，待內(nèi)部電源放電完成后方可執(zhí)行檢修操作。在維管過程中，需將變頻器溫濕度、腐蝕性氣體、振動(dòng)等各項(xiàng)影響因素考慮進(jìn)去，動(dòng)態(tài)化掌握變頻器運(yùn)行狀態(tài)，有效判定變頻器故障類型以及其安全性，繼而有序調(diào)整維管方案。

2.4 同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)故障維管

（1）在同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)故障維管工作中，維管人員動(dòng)態(tài)化監(jiān)測故障點(diǎn)，結(jié)合故障點(diǎn)具體情況安排檢修工作。若繼電器線圈電壓不足，誘發(fā)同步粒子電動(dòng)機(jī)故障檢修人員需合理調(diào)整繼電器線圈數(shù)，或者增加相應(yīng)的電壓回路，確保繼電器在正常電壓狀態(tài)下運(yùn)行。面對(duì)電壓電流輸出不足故障時(shí)，則需及時(shí)檢查晶閘管的觸動(dòng)脈沖信號(hào)，或者電動(dòng)機(jī)內(nèi)部插件接觸性能，防止出現(xiàn)接觸不良問題，確保同步勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定良好的運(yùn)行狀態(tài)。因勵(lì)磁裝置為強(qiáng)迫風(fēng)冷，維管人員需及時(shí)做好電柜除塵工作。若插件松動(dòng)，維管人員可通電預(yù)試，輕輕敲打插件拉手，判定插件松動(dòng)等級(jí)。若元件松動(dòng)誘發(fā)插件松動(dòng)，則需進(jìn)行牢固焊接。若插座松動(dòng)誘發(fā)插件松動(dòng)，則需將薄錫加入插件并插入部分銅箔上。

（2）在解決水輪發(fā)電機(jī)定子引出線電纜外皮龜裂這一問題時(shí)，維管人員需做好日常檢修工作，在發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)處理破損的外皮。若外皮破裂嚴(yán)重，則可進(jìn)行大面積包扎或者整體更換電纜線。對(duì)于電子轉(zhuǎn)動(dòng)溫度升高這一問題，檢修人員可分期管控子系統(tǒng)參數(shù)。抑或動(dòng)態(tài)化監(jiān)管發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況，有效設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)，在溫度升高后及時(shí)發(fā)出警報(bào)，對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，以此實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化監(jiān)控電子運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的目的，防止溫度過高毀損水輪發(fā)電機(jī)。

3 結(jié)語

綜上所述，水利泵站設(shè)備維管人員需定期進(jìn)行設(shè)備檢修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器、高壓電機(jī)、變頻器故障或者電動(dòng)機(jī)等不同部件存在的故障，并結(jié)合具體問題，制定針對(duì)性管理與維修方案，確保水利泵站設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。