淺談淮陰閘浮箱閘孔電站檢修技術

小型水電站回報率高，但其在運行管理上卻存在一定難度，只有保證水電站的發電機組時刻處于正常水平，才能確保其穩定的運行。本文通過對小型水電站運行過程中出現的故障進行歸納匯總，分析發生原因，論述檢修過程和技術要點，總結完善運行檢查維護內容，以期提高小型水電站運行管理經驗。

一、水電站概況

淮陰閘位于江蘇省淮安市淮陰區，是“淮水北調、分淮入沂”淮陰樞紐的主體工程之一，該工程建成于1959年，設計流量3000m3/s，擔負著排洪、灌溉、航運和常年向連云港提供工農業和城鄉生活用水的任務。除汛期行洪外，淮陰閘常年向下游泄放40～200m3/s，水位差2.1m以上，具有常年送水條件和較穩定的水頭，具備水電開發的有利條件。

目前現狀安裝3臺水輪發電機組，裝機總容量為525kW，其中30#、29#閘孔各安裝一臺200kW 浮箱式閘孔發電裝置。為了充分利用淮陰閘水能資源，結合已建工程發電運行狀況，2014年11月，完成淮陰閘浮箱閘孔電站三期工程建設，即在淮陰閘第28號閘孔續成1臺套浮箱式閘孔發電機組，裝機容量為200kW。

淮陰閘小水電站是為開發利用淮陰閘的水能資源而開發的低水頭水力發電站，水力發電機組安裝在淮陰閘閘孔內，結構簡單。

其中水輪機直徑160mm，型號為GDJ735AWS-160，設計功率224kW，設計水頭2.15～2.66m；齒輪箱選用HGX167型行星齒輪減速機；同步發電機型號為SFW200-8/740-W，額定功率200kW。為提高機組運行效率，在機組進水側配置1臺套回轉式清污機、皮帶輸送機，同時配有控制柜及動力與控制電纜。

水電站工程總投資約1000余萬元。近幾年電站年均發電500萬度，凈效益約200余萬元。

二、故障種類與成因分析

水電站經過長年運行過程中主要發生的幾類故障：機械設備故障，主要是水輪機主軸導軸承損壞、齒輪箱齒輪磨損、導葉軸卡死、剪斷銷剪斷、發電機、齒輪箱底腳螺栓松動、聯軸器橡皮墊圈損毀、大軸不同心等；電氣設備故障，主要是勵磁系統失靈、碳刷冒火、導葉調節電機故障等；附屬設施故障，主要是循環水水泵損壞、水輪機室排水水泵損壞等。故障產生原因有設計上缺陷，機械正常磨耗、銹蝕等，也有運行中操作不當等人為因素：

（1）設計缺陷主要有水位組合因素，受上下游影響，水位組合常達不到設計要求。機組運行時，實際水位差在2.45m以上方可發滿725kW，而一年內只有10月至第二年5月間上下游水位差一直在1.8～2.3m左右，機組運行功率未完全達到設計要求，機組運行不太穩定，加快了機械設備磨耗，日久出現故障；出水口管口頂部高程偏高，冬季下游水位較低，致使尾水管外露，易產生氣蝕，致使設備損壞；出水管管口正對閘墩，產生洄流，使流態不穩，影響機組運行穩定，造成機組故障；散熱條件較差，由于原設計的機組自然通風系統不是很理想，產生的熱量絕大部分靠上下冷熱空氣以對流的方式散發，致使機房因散熱不暢而導致溫度過高，從而使設備老化加速，絕緣能力降低，產生故障。

（2）機械正常磨耗、銹蝕等原因產生故障。由于淮陰閘每年汛期（5—9月）泄洪，上下游水位差較小，此時電站運行時長較少。在此期間由于機組運轉少，導葉軸等傳動部件易銹蝕抱死，主軸導軸承易銹蝕，強度降低，滑塊間隙加大，運行加劇磨耗速度，致使軸承損毀，出現故障。

（3）操作不當等人為因素。由于突發事件操作不當，如網路失電，機組未及時關閉造成機械設備磨耗嚴重，出現設備損壞；水輪機室巡查不及時，致使室內水位上升過快，淹沒機組，造成發電機絕緣不滿足運行要求；齒輪箱進水，機械銹蝕；軸承盤根油封損壞，軸承進水，潤滑降低，運行時軸承磨耗嚴重出現軸承損毀故障。

三、故障檢修

（一）機械設備故障排除

1.主軸導軸承損壞、導葉軸抱死

出現此類故障時需排干流道積水、打開水輪機罩殼后進行維修，此時施工步驟及技術要點是：

（1）上下游擋水堵漏

將上游檢修門放下檔水，下游租用當地一臺16t吊車、一臺10t貨車將下游檢修鋼圍堰吊運至尾水口就位，采用兩臺4寸潛水泵抽水形成水壓力致使圍堰及檢修門緊貼進出水口門。吊起上游攔污柵，潛水工從進水口進入后用棉絮在檢修門四周堵漏；然后再在下游鋼圍堰漏水處用棉絮封堵。為保證有足夠水壓力壓住棉絮防止倒堰以及控制管道內水量，方便以后施工，使用兩臺4寸水泵輪流排水。同時安排一人晝夜值班，保證水泵運行正常。

（2）拆卸主軸導軸承、活動導葉軸

①打開水輪機外殼，在橋頭堡二樓地面鉆孔固定3t 手拉電動葫蘆上吊點，由于一只電動葫蘆起吊高度不足，另串聯一只1.5t手拉電動葫蘆。在橋頭堡底層防盜窗上固定一只電動葫蘆，與起吊電動葫蘆吊索連結，用以改變吊物位置。

②拆移檢修蓋板，拆、吊導葉電機及調速器。

③拆卸輪葉及導軸承處殼體的固定螺栓，拆、吊殼體上部至橋頭堡一樓地面，殼體下部放置于水輪機混凝土底座上。

④拆卸尾水錐、輪葉固定螺母、輪葉。

⑤拆除導葉軸壓蓋、盤根，用柴油浸潤銅襯套，清洗間隙內銹漬、泥沙，清潔活動導葉，保證導葉轉動靈活。

⑥拆卸軸承防水壓蓋、防水盤根、軸承蓋板、固定軸承螺栓，采用熱脹原理拆卸襯套，用自制拉馬與千斤頂結合拆卸軸承。

（3）安裝調試

清洗軸承腔內雜物，把軸承放入油中，中火加熱后迅速裝在水輪機大軸上（軸承的最高加熱溫度一般不能超過120℃。普通滾動軸承的線膨脹系數通常近似按1×10-5/℃計算。近似加熱溫度＝10℃×過盈率萬分數＋50℃～70℃）。刷抹潤滑脂，調整7240軸承止位銷、調整增速箱位置、發電機位置（可用雙百分表法），保持水輪機大軸與增速箱低速軸同心，增速箱高速軸與發電機軸同心后，固定發電機與增速箱聯軸器、增速箱與大軸聯軸器后，采用油溫加熱法迅速安裝軸襯（加熱方法同上），依次安裝軸承蓋板、固定螺檢、防水盤根、壓蓋、輪葉、尾水錐、水輪機殼體、調速器、導葉電機。恢復檢修蓋板位置，至此檢修工作全部結束。

（4）安全措施

此類檢修涉及較多特種作業，如高空吊裝、電焊、氣割等，同時施工現場狹窄，因此施工安全系數低，對此應制定詳細的檢修安全方案，配備必要的防護用品，真正做到安全第一。

①專人負責吊點固定，起吊時注意索具狀況，確保吊具安全。

②起重、焊割等特種人員固定，且有專人監護。

③施工時強調安全要領，相互監督、提醒，消除安全隱患。

④作業時須戴安全帽。

⑤檢修時照明燈用24V 隔離變壓器提供電源，避免觸電。

2.剪斷銷剪斷、發電機齒輪箱底腳螺栓松動、聯軸器橡皮墊圈磨損、大軸不同心等故障處理

剪斷銷剪斷后及時檢查發生原因，活動導葉軸，使導葉軸轉動靈活后，更換剪斷銷；發電機、齒輪箱底腳螺栓松動后，致使機組震動加大，導致聯軸器橡皮墊圈磨耗嚴重，致使大軸同心度偏差，造成軸承受力不均，加劇機械設備磨耗，產生設備損毀。對此需更換聯軸器橡皮墊圈后，調整發電機、齒輪箱位置（可用雙百分表法調整），保持大軸同心度后，固定底腳螺栓，消除設備故障。

（二）電氣設備故障排除

1.勵磁系統不穩定，經常失磁，致使機組不能運行

失磁主要原因是勵磁系統電源取自電機本身，長時間停機后因機內無剩磁而不能啟勵，對此采用人工充磁。勵磁系統插件為非標產品，工作不穩定，長時間停機不運行后插件易損，對此經技術改造后，保證了插件穩定。

2.電刷冒火造成機組運行不穩定、出率低

主要原因是：①電刷研磨不好或壓力不足；②電刷與滑環污垢；③滑環不圓或不平；④電刷磨損嚴重。對此開機前要對電刷進行清潔、研磨，調節壓力拉簧，保持接觸良好，加強運行時巡查，發現接觸不良時及時處理，保證運行正常。

3.導葉調節電機超負荷運行發生故障

此種情況主要發生在長時間停機后再開機時易發生此類故障。主要原因是長時間停機后，泥沙進入導葉滑動軸承日久且沒有潤滑措施，導致運行時負荷加大，致使控制接觸器主觸頭燒熔不能正常分離，電機未能及時停車造成導葉調節器損壞。對此需在初次開機時，人工活動導葉，保證轉動靈活后再采用電機調節。

（三）附屬設施故障

附屬設施故障主要是冷卻水泵、水輪機室排水泵損壞，對此重點是加強運行巡視，及時清除水泵進口處雜物，保持進出水暢通，對損壞的水泵及時更換，保證循環冷卻水正常，保證轉動器件正常。

四、經驗總結

通過對以上故障成因分析，總結得出運行巡查、長時間停機時加強維護是保證機組正常運轉的關鍵。對此總結以下幾點經驗：

（1）電站運行時，要加強巡視檢查力度，做好聽、聞、看、摸。聽：機組在運轉時，工作人員可以利用聲音來判斷機組的運行狀態，即所謂“頻率分析法”。機組正常運轉時，聲音較小，均勻而平衡，也無特殊的叫聲。電機轉速較大，聲音頻率較高；水輪機轉速較低，聲音頻率較低；變速箱齒輪咬合則發出“哧哧”聲。如果有較大的“嗡嗡”聲則表示超負荷或三相電不平衡；有“谷碌、谷碌”聲則表明軸承中珠架損壞；勵磁系統電流過大時，“嘶嘶”聲則突然增大。聞：機電設備的絕緣常因溫度過高而發出異常氣味，可以通過氣味來判斷機組有無故障。特殊的焦糊味則表明某處曾強烈放電，絕緣被燒焦，可能原因是出現兩相或三相短路；絕緣臭味較大則表明電機溫度偏高，過負荷。看：①儀表指示是否正常，有沒有過負荷，或指針不穩；②機電設備有無電火花；③冷卻水是否通暢；④水輪機室積水是否正常；⑤潤滑油是否正常，色黑則換，量少則加。還有攔污柵有無積草雜物，尾水管口是否出水，循環水是否正常，水輪機室水是否在限定水位下等。摸：手摸確定機組振動情況，掌握發電機溫度等。對發現的異常情況，應立即停機匯報，分析原因及時排除。

（2）進一步完善水輪機加油潤滑制度。定時、定量加油，并做詳細的加油記錄，保證轉動部位潤滑油充足，潤滑良好。

（3）在枯水季節組織運行人員對機組進行檢修保養，確保豐水時機組運行正常；定期試機，保證機組轉動靈活，不因銹蝕等原因抱死。

（4）增設下游檢修閘門、增設行車等檢修裝置，縮短檢修時間，減小檢修成本。

五、結語

隨著國民經濟的不斷發展，人們對環境要求越來越高，水力發電這種清潔能源必將不斷代替傳統高污染火力發電，中小型水電站的不斷建成將成為一種趨勢。水電站的正常運轉，發電機組的運行和維護工作是十分必要的，這是保證水電站實現經濟效益的基礎。在發電機組運行過程中，要做好日常的檢查和監視工作，定期進行檢查，及時發現問題，及時進行維護，減少故障的發生，保證水電站發電機組的正常運行■