淺議水電廠(chǎng)水輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)故障及維護(hù)

何濤

摘要：水電機(jī)組在水電系統(tǒng)中發(fā)揮著核心功能與作用，能夠有效推動(dòng)和促進(jìn)水輪的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)能量的轉(zhuǎn)化，提高水電系統(tǒng)的工作效率。實(shí)際的水輪機(jī)組維護(hù)中需要掌握科學(xué)的維護(hù)技術(shù)、專(zhuān)業(yè)的維護(hù)知識(shí)，從而維護(hù)水輪發(fā)電機(jī)組的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)其安全運(yùn)行，進(jìn)而從整體上維護(hù)整個(gè)水電系統(tǒng)各項(xiàng)功能與作用的發(fā)揮。

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

一、水電廠(chǎng)水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)故障

1.1電氣部分的故障

1.1.1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地

水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子出現(xiàn)的故障主要有兩種：一種是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地；另一種是轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地。轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地就是在發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)回路，電流會(huì)流經(jīng)故障點(diǎn)。而一點(diǎn)接地的轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電流回路，電流不會(huì)通過(guò)故障點(diǎn)。發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)還是可以正常工作。

1.1.2水輪發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高

在實(shí)際運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)組中的定子、轉(zhuǎn)子以及鐵芯等都會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高的情況，需要技術(shù)維修人員對(duì)過(guò)熱現(xiàn)象及時(shí)檢查處理。

1.1.3定子接地問(wèn)題

水輪發(fā)電機(jī)組的定子接地問(wèn)題可能是定子繞組出現(xiàn)回路或是直接對(duì)定子繞組回路連接的單相接地出現(xiàn)短路。定子接地可以分為三種，即瞬時(shí)接地、斷續(xù)接地和永久接地。

1.2機(jī)械部分的故障

1.2.1發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了強(qiáng)震的情況

水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)的情況，由于這種問(wèn)題沒(méi)有明顯的特征，因此不容易被發(fā)現(xiàn)，要排除難度就比較大，發(fā)電機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)會(huì)影響其正常運(yùn)行，并且導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械零部件等的使用壽命縮短。

1.2.2發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)穩(wěn)定性

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平逐步提高，電網(wǎng)中水電廠(chǎng)水輪發(fā)電機(jī)組的數(shù)量也逐漸增多，水輪發(fā)電機(jī)組的年平均發(fā)電的時(shí)間增加，但是檢修的時(shí)間以及次數(shù)卻減少，如果水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致停機(jī)，將造成極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2.3水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況

如果水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況將使機(jī)組零件受到嚴(yán)重的損壞，這也是水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題的重要原因。水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況會(huì)降低水輪發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性以及安全性，因而機(jī)組零件的受損程度將對(duì)水輪發(fā)電機(jī)修理的程度產(chǎn)生影響。

二、水電機(jī)組故障檢測(cè)

2.1水電機(jī)組軸瓦溫度的監(jiān)測(cè)

為了防止在運(yùn)行中燒損水電機(jī)組軸承的軸瓦，通常都會(huì)在機(jī)組的軸承上安裝溫度傳感器，這樣的話(huà)，在運(yùn)行時(shí)如果軸瓦的溫度超過(guò)某個(gè)設(shè)定的上限值，就發(fā)出一個(gè)信號(hào)用于自動(dòng)裝置。這個(gè)上限值一般都是基于軸瓦長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的飽和值加一個(gè)偏差值算出來(lái)的。

對(duì)于非突發(fā)性的故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，引起軸承瓦的溫度過(guò)高，對(duì)于這種突發(fā)性的故障，雖有保護(hù)裝置，但是保護(hù)效果并不理想，所以經(jīng)常會(huì)燒損軸瓦的鎢金，這個(gè)過(guò)程非常短暫。比如一臺(tái)水電機(jī)組推力軸承上時(shí)間運(yùn)行表面，其軸瓦的最高飽和溫度一般為66℃，所以一般把軸瓦保護(hù)報(bào)警值設(shè)定為68℃，把軸瓦溫度過(guò)高值設(shè)定為70。

2.2水電機(jī)組的振動(dòng)診斷

水電機(jī)組運(yùn)行工況的好壞一般可以通過(guò)其固定部分（承重機(jī)架、各部分的軸承、水輪機(jī)頂蓋及發(fā)電機(jī)定子等）及轉(zhuǎn)動(dòng)部分的振動(dòng)參數(shù)提現(xiàn)出來(lái)。在這里看一個(gè)示例，根據(jù)統(tǒng)計(jì)在6年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)50臺(tái)4.5萬(wàn)kW以上的水電機(jī)組，大約有33.8%的故障信息在振動(dòng)信息里都有體現(xiàn)。故障的部件在水電機(jī)組上會(huì)引起徑向振動(dòng)，通常都是在水輪機(jī)組軸連接法蘭的柱面上檢測(cè)，而一般會(huì)在承重機(jī)架的軸向方面上進(jìn)行監(jiān)測(cè)軸向振動(dòng)；如果測(cè)出的振動(dòng)幅值超過(guò)容許值，說(shuō)明不正常，應(yīng)該進(jìn)行檢查。因?yàn)樗姍C(jī)組上一般都有烈度比較大的瞬間振動(dòng)發(fā)生，所以在監(jiān)測(cè)時(shí)并不是測(cè)到的值立馬就發(fā)出報(bào)警信息，而是會(huì)做一個(gè)6～12s的延遲，這也就是相對(duì)于一個(gè)消除假報(bào)警的自動(dòng)裝置，如果報(bào)警信息超過(guò)延時(shí)時(shí)間那么才判定為真的報(bào)警。我們最常用的測(cè)振儀器就是攜帶式的低頻振動(dòng)儀，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)水電機(jī)組的振動(dòng)。水電機(jī)組的振動(dòng)一般是有諧波合成，因此判斷激振源可根據(jù)記錄其振動(dòng)的信號(hào)做出時(shí)域———頻域的變化來(lái)頻譜分析。

2.3水電機(jī)組定子繞組絕緣狀況的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

自從水輪發(fā)電機(jī)組的定子繞組采用環(huán)氧粉云母來(lái)絕緣后，電氣性能得到了很大的改善，但是由于絕緣材料的缺點(diǎn)，線(xiàn)棒容易松動(dòng)，在定子線(xiàn)槽和線(xiàn)棒之間的間隙會(huì)因?yàn)楦邏弘妶?chǎng)作用釋放臭氧，但是臭氧會(huì)腐蝕絕緣部分，這有可能導(dǎo)致繞阻銅線(xiàn)或者絕緣被擊穿，造成嚴(yán)重的安全事故，而這種缺陷對(duì)于大型的水電機(jī)組來(lái)說(shuō)需要半年左右的修復(fù)時(shí)間。

三、水輪發(fā)電機(jī)組的檢修養(yǎng)護(hù)措施

3.1檢修養(yǎng)護(hù)目標(biāo)的設(shè)置要合理、科學(xué)

水輪發(fā)電機(jī)組檢修養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵之處就在于基于水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)備調(diào)試、設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃、建設(shè)周期、投資金額、實(shí)際規(guī)模等因素來(lái)對(duì)檢修養(yǎng)護(hù)目標(biāo)進(jìn)行合理、科學(xué)地設(shè)置。為了確保制定出來(lái)的檢修養(yǎng)護(hù)目標(biāo)切實(shí)可行、符合實(shí)際需要，水力發(fā)電廠(chǎng)應(yīng)該定期組織工程技術(shù)人員及相關(guān)專(zhuān)家來(lái)評(píng)估審核檢修養(yǎng)護(hù)目標(biāo)，基于評(píng)估審核的不同階段來(lái)層層分解檢修養(yǎng)護(hù)目標(biāo)，并且還要對(duì)各個(gè)檢修養(yǎng)護(hù)崗位的職責(zé)權(quán)限予以明確，以此來(lái)制定出行之有效的檢修養(yǎng)護(hù)措施。

3.2堅(jiān)持養(yǎng)護(hù)為主、檢修為輔

一個(gè)延長(zhǎng)。基于水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)檢修方法務(wù)必要合理、可行，務(wù)必要讓水輪發(fā)電機(jī)組處于完好狀態(tài)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

一個(gè)預(yù)防。基于水輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)變化規(guī)律和定期檢查情況，來(lái)對(duì)其發(fā)展變化趨勢(shì)進(jìn)行規(guī)律性研究，以便能夠采取行之有效的措施來(lái)確保其始終處于良性循環(huán)狀態(tài)，并且將潛在的安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

兩個(gè)提高。第一，務(wù)必要基于“細(xì)致”、“全面”、“嚴(yán)格”的養(yǎng)護(hù)檢修作業(yè)，來(lái)確保水輪發(fā)電機(jī)組處于“橫不移”、“上部準(zhǔn)”、“縱不爬”、“下部穩(wěn)”的穩(wěn)定狀態(tài)，并且確保其防脹能力可靠，符合需要。第二，采取新材料、新技術(shù)、新設(shè)備來(lái)努力提高水輪發(fā)電機(jī)組的整體性能。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，水輪發(fā)電機(jī)是水電站發(fā)電的核心設(shè)備，我們必須對(duì)其常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行有效的分析并且提出相關(guān)措施對(duì)于各類(lèi)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行作為快速的回應(yīng)使水輪發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其實(shí)水輪發(fā)電機(jī)還有一些其他的常見(jiàn)問(wèn)題，但是篇幅所限就不在這里一一贅述了，希望本文可以給水輪發(fā)電機(jī)的故障處理帶來(lái)幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鵬.水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速與勵(lì)磁復(fù)合控制技術(shù)的研究[D].華北水利水電大學(xué)，2016.

[2]何新穎，樂(lè)毅，陳洪，肖志懷.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行仿真[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2016.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司富順縣供電分公司）