淺談水輪發(fā)電機(jī)組的檢修與改造

李建新

【摘 要】計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在水電站發(fā)揮了重要作用，對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，為檢修提供了參考依據(jù)。為了保障水輪發(fā)電機(jī)組的長(zhǎng)期有效運(yùn)行，還需加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的技術(shù)改造工作。基于此，本文主要分析了水輪發(fā)電機(jī)組的檢修方式，研究了水輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)改造。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)組；檢修；改造

【中圖分類號(hào)】TK73 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1水輪發(fā)電機(jī)組的檢修分析

1.1定期檢修

所謂的定期檢修，是指在固定時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行機(jī)組設(shè)備的檢查，以保障設(shè)備的正常運(yùn)行。事實(shí)上，定期檢修制度是以大量機(jī)組運(yùn)行積累資料為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)科學(xué)地分析和研究，總結(jié)出機(jī)組運(yùn)行發(fā)生故障的時(shí)間間隔，并以此為周期，進(jìn)行機(jī)組設(shè)備檢查的一種制度。就水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，其一般安排在枯水季節(jié)進(jìn)行檢修，該時(shí)間段可以利用較短的時(shí)間來(lái)降低已損失機(jī)組的發(fā)電損失量，在機(jī)組檢修過(guò)程中，需要擁有充足的備用電容量，才能保障檢修的完成。另外，定期檢修的時(shí)間相對(duì)比較充足，綜合考慮了各種情況，有利于檢測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組不易察覺(jué)的缺陷（機(jī)械聯(lián)接螺栓斷裂、氣蝕磨損程度等）并進(jìn)行有效處理，從而保障水輪發(fā)電機(jī)組的有效運(yùn)行。當(dāng)豐水期機(jī)組出現(xiàn)缺陷時(shí)，會(huì)在一定程度上增大發(fā)電損失，而此時(shí)難以進(jìn)行檢修，因此要另行安排時(shí)間。為了保障獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，一般小故障和缺陷可將其留待枯水期進(jìn)行定期檢修和處理；豐水期應(yīng)盡量保障機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行，滿發(fā)多發(fā)電，從而保障機(jī)組的正常運(yùn)行[1]。總之，定期檢修是一項(xiàng)有目標(biāo)、有計(jì)劃的檢修工作，但常常難以掌控運(yùn)行設(shè)備的損壞程度、檢修周期和更換周期。

1.2狀態(tài)檢修

就水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)檢修而言，其是借助計(jì)算機(jī)監(jiān)控專家系統(tǒng)，全面監(jiān)測(cè)、記錄、分析和預(yù)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況和相關(guān)參數(shù)；倘若發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常，系統(tǒng)會(huì)科學(xué)合理地判斷設(shè)備異常情況，并為水輪發(fā)電機(jī)組檢修提供可靠的信息依據(jù)，從而進(jìn)行有針對(duì)性的故障檢修，進(jìn)而確保機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行。就計(jì)算機(jī)監(jiān)控專家系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在計(jì)算機(jī)傳感元件可靠、檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確的條件下，其可以準(zhǔn)確判斷出故障的位置，且對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行不造成影響。

為了實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)檢修效果，應(yīng)先明確設(shè)備狀態(tài)檢修的標(biāo)準(zhǔn)，只有確定了標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行相應(yīng)的判斷，確定設(shè)備是否需要檢修。在明確和制定水輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)檢修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)規(guī)定各個(gè)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)或指標(biāo)。比如判斷機(jī)組振動(dòng)水平和是否需要檢修的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即設(shè)備的單向指標(biāo)和綜合指標(biāo)。其中，單項(xiàng)指標(biāo)可以表示設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)情況，其需要對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行逐一制定；綜合指標(biāo)是指一臺(tái)設(shè)備（或元件）或者復(fù)合設(shè)備的多項(xiàng)指標(biāo)，比如機(jī)組的軸承、空蝕和振動(dòng)等。

當(dāng)正確認(rèn)識(shí)和判斷了引起機(jī)組狀態(tài)變化的原因、機(jī)理等，應(yīng)采用自動(dòng)檢修的方式進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組的檢修。具體來(lái)說(shuō)，由狀態(tài)診斷專家對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并對(duì)是否需要檢修進(jìn)行明確。在自動(dòng)檢修過(guò)程中，狀態(tài)診斷專家系統(tǒng)的完善是非常重要的，其可以確定檢修的必要性、內(nèi)容和工藝，該方法也是水電站常用的一種方法。

1.3狀態(tài)檢修與定期檢修的結(jié)合

不管是定期檢修方式，還是狀態(tài)檢修方式，都是保障水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)揮作用的重要方式，從而為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更多的效益。現(xiàn)階段，水輪發(fā)電機(jī)組在檢修的過(guò)程中，定期檢修和狀態(tài)檢修都有所涉及，并且有一大部分水電站水輪發(fā)電機(jī)組已配置了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但受各種因素的影響，狀態(tài)檢修還沒(méi)有達(dá)到理想的效果，運(yùn)行可靠性還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特別是一些水電站機(jī)組中的部分傳感元件故障率較高、環(huán)境適應(yīng)能力較差等，可靠性有待提升。就水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，有著大機(jī)組和小機(jī)組之分，從機(jī)組開(kāi)停對(duì)電網(wǎng)的影響程度來(lái)看，小機(jī)組的影響要小于大機(jī)組，所以小機(jī)組實(shí)行狀態(tài)檢修比較容易實(shí)現(xiàn)；大機(jī)組的檢修則需要結(jié)合定期檢修和狀態(tài)檢修兩種方式，不僅可以通過(guò)狀態(tài)檢修來(lái)確定故障發(fā)生的原因，而且可以減少定期檢修次數(shù)、使得定期檢修周期延長(zhǎng)。

2、水輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)改造研究

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組效率和可靠性、安全性的提高，則需要不斷地對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造，通過(guò)新工藝、新技術(shù)來(lái)提高機(jī)組的性能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。只進(jìn)行單個(gè)設(shè)備的改造是以前的機(jī)組改造形式，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段是以水輪發(fā)電機(jī)組為一個(gè)單元，對(duì)機(jī)組整體進(jìn)行技術(shù)改造，主要包括機(jī)組的主設(shè)備、附屬設(shè)備、自動(dòng)化元件等。實(shí)際上，隨著水電站的多年運(yùn)行，水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行檢修積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。為了保障水輪發(fā)電機(jī)組的高效率，技術(shù)改造是一條重要的途徑。在技術(shù)改造前，則需要收集、整理和分析機(jī)組的原始資料，從而為改造工作打下基礎(chǔ)，特別是要對(duì)機(jī)組運(yùn)行的問(wèn)題、故障進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)。

2.1早期水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造

就早期建成的水電站來(lái)說(shuō)，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題如下：一是水輪機(jī)制造質(zhì)量不高、技術(shù)落后、性能較差，部分小型水電站的水輪機(jī)存在質(zhì)量缺陷，且長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，給水電站的安全運(yùn)行埋下隱患；二是部分水電站位于多泥沙的河流上，使得水輪機(jī)受到嚴(yán)重的磨蝕破壞，甚至有些水輪機(jī)無(wú)法正常開(kāi)機(jī)或者停機(jī)；三是有些水輪發(fā)電機(jī)建成較早，運(yùn)行年限較長(zhǎng)，部分零件老化現(xiàn)象嚴(yán)重，比如定子和轉(zhuǎn)子的絕緣老化現(xiàn)象，易導(dǎo)致接地故障的發(fā)生，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行有著不利的影響；四是水輪機(jī)與電氣設(shè)備存在不配套的問(wèn)題。只有查清問(wèn)題出現(xiàn)的原因，才能更好地進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)改造，將技術(shù)改造的效果發(fā)揮到最大[2]。在探究問(wèn)題原因時(shí)，要全面考慮水輪發(fā)電機(jī)組構(gòu)件的情況，比如機(jī)電設(shè)備狀況、來(lái)水量和棄水量、水頭的情況、施工建筑物情況等。

2.2現(xiàn)有水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造

就現(xiàn)有水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造而言，需遵循經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)先進(jìn)性等原則，根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際情況，進(jìn)行科學(xué)合理地優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于原設(shè)計(jì)變化不大，但相關(guān)設(shè)備性能不高、陳舊的水電站，應(yīng)進(jìn)行增容或更新改造，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率和使用性能；對(duì)于流量、水頭比原設(shè)計(jì)減少了的水電站，應(yīng)采用減容改造的方式，即以實(shí)際運(yùn)行水頭和流量為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)販p小額定輸出功率，降低水輪機(jī)的額定水頭，并對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或者采用新型轉(zhuǎn)輪，從而使得水輪機(jī)的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化，發(fā)電量得以增加；對(duì)于流量、水頭比原設(shè)計(jì)增大了的水電站，應(yīng)采用增容的改造方式，以提高機(jī)組的運(yùn)行效率；對(duì)于處在多泥沙的水電站，應(yīng)對(duì)泥沙磨損問(wèn)題進(jìn)行考慮，在改造的過(guò)程中應(yīng)加入抗磨損措施，從而保障水電站的正常運(yùn)行[3]。

2.3機(jī)組技術(shù)改造過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

另外，因水輪機(jī)在機(jī)組中占據(jù)原動(dòng)機(jī)地位，其運(yùn)行效率的高低對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率有著顯著的影響，再加上其影響參數(shù)較多，因此在改造過(guò)程中，應(yīng)注意改造的主次關(guān)系。在機(jī)組技術(shù)改造過(guò)程中，應(yīng)先進(jìn)行水輪機(jī)的技術(shù)改造，之后進(jìn)行發(fā)電機(jī)、機(jī)電設(shè)備、水工金屬結(jié)構(gòu)等的技術(shù)改造，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的整體改造。另外，還要對(duì)技術(shù)改造前后進(jìn)行性能對(duì)比測(cè)試，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行起動(dòng)驗(yàn)收，待驗(yàn)收合格后，才可進(jìn)行試生產(chǎn)運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組試生產(chǎn)合格，不存在遺留問(wèn)題時(shí)，才能進(jìn)行最終的竣工驗(yàn)收，從而保障機(jī)組運(yùn)行的高效性、安全性。

3、結(jié)束語(yǔ)

總之，水輪發(fā)電機(jī)組的檢修方式主要有定期檢修、狀態(tài)檢修以及兩者相結(jié)合的檢修方式，其中，狀態(tài)檢修效果明顯。為了進(jìn)一步提高機(jī)組的運(yùn)行效率，則需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造，在改造過(guò)程中要收集和整理原始資料、查清問(wèn)題原因，從而對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造。

【參考文獻(xiàn)】

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