關于水利水電工程機電技術問題的探索

高志鋒

惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516000

當前國內經濟迅猛發展，在各行業繁榮發展下，對電力資源需求逐漸增加。與傳統發電模式相比，水電工程充分符合現代生態文明理念，在水資源轉化中產生的污染較少，有助于實現可持續發展。但是，在水利工程機電技術方面存在些許問題，主要體現在協調機制、行業規范、人才培養等方面，需要采取針對性措施解決，由此提高水利工程效率和質量，實現長遠穩健發展。

1 水利工程機電技術存在的問題

當前水利工程數量不斷增加，對項目質量和安全性提出更高要求，施工中應用的機電技術種類增加，導致一些漏洞逐漸暴露出來，主要體現在協調機制、行業規范、人才培養等方面，具體如下。

1.1 整體協調機制不完善

機電設備是由眾多零部件構成，具有較強的綜合性，零部件加工、檢驗等需要由不同專業來完成。大部分水利工程的設計、規劃與管理等都由水利、電力部門來負責，機電技術標準也源于上述行業標準，但因機電項目中許多產品質量控制涉及到電子機械、消防、冶金等行業，需要對不同部門制定可相互協調的運行機制。但是，當前大部分項目尚未制定完善的協調機制，導致某種功能的產品因使用單位不同，依照不同標準進行設計制造，此舉不利于產品系統規范，還會在設計和使用期間增加成本投入，帶來非必要的資源浪費。

1.2 行業標準不統一

在水利工程中，因行業標準不統一引發的機電技術問題十分普遍，主要包括以下內容。一是機電涉及行業較多，通常各行業以自身所處行業標準為準則，即便是相同功能的設備，因行業標準不統一使所選的方案有所區別；二是大部分標準是依照部分機電設備特性而定制，通用性較差，應用范圍受限；三是標準配套性不足。因涉及行業較多，各行業和部門間的發展不夠均衡，很容易使標準制定的技術產生差異。近年來，機電專業進入飛速發展階段，一些行業承接機電設備設計與加工的“東風”走出國門，進入國際市場，在提高制造水平的同時，也使得一些行業標準朝著國際標準靠攏，甚至直接以國際準則為主。但因市場資源配套性缺失，一些配套準則尚不完善，使新技術的發展之路受阻[1]。

1.3 專業機電技術人才短缺

在產業結構不斷優化之下，機電技術發展速度加快，且涉及行業進一步增加，專業性逐漸增強，對高素質、高技能人才的需求隨之提升，只有擁有源源不斷的人才支持，才可提高機電技術利用率，推動水利工程可持續發展。但是，當前國內專業機電技術人才存在較大缺口，高校對此類人員的培養不夠重視，在很大程度上阻礙了機電技術進步。在未來發展中，國內高校應注重教育改革，將重視“管理型”人才培養的教學重心朝著“技能型”人才培養方面轉變，使人才培養能夠與機電技術更新速度相適應。

2 水利工程機電技術的安裝與調試要點

以某水電站工程為例，電站裝機容量為880MW，多年平均發電量為30.26億kW·h，年利用小時為3439h。在電力系統中，電站的作用在于擔任調峰、事故與負荷備用，不作調相運行。在電站建成后，與相鄰的火電站聯合運行，提高當地供電質量，使電源結構得以改善，有效減少環境污染。

2.1 設備安裝

(1)發電機。該設備作為水利工程中的關鍵設備，應堅持預裝到總裝的原則，在實際操作中應嚴格按照順序與要求開展。在固定轉子與機架預裝結束后，再對發電機實施總裝施工。在此期間，應格外注意設備輔助設施安裝和調試。例如，軸承組合、制動閘線路施工等等，還應重視總體調試與軸線優化。在施工期間，為保障安裝質量，可針對機組制動器實施性能檢驗，再通過虛擬仿真技術演示設備安裝的各個環節，采用可視化技術全面監控軸承安裝全過程，便于及時調整安裝位置，使水利工程整體質量得到保障[2]。

(2) 導水設備。該設備安裝前應預裝水輪機底環、導葉與頂蓋，在轉輪調入后還可設置導水設備。在實際安裝期間，導水機構應選擇品質優良的止漏環，頂蓋與底環間的平整度誤差位于0.05—0.06mm之間；還要選擇強度較高的螺栓，將頂蓋與座環法蘭面有效聯結。值得強調的是，導水機構基礎環、底環間最好不要設置節余量，只需遵循施工標準開展作業便可。在實際安裝中，先去掉下導葉銅條，安裝好墊圈后再設置導葉；頂蓋經過水輪機主軸后，采用銷釘將座環法蘭面固定，使施工安裝更加穩固，整體安裝質量得到切實保障。

(3) 水輪機。該設備安裝之前，先要了解水輪機的主體結構，包括主軸、轉輪、底環、頂蓋等關鍵構件的位置與用途等等，如圖1所示。根據具體情況，開展水壓實驗和混凝土埋設作業，該實驗優勢在于減小焊接殘余應力，并在施工期間保障接頭焊接質量。在安裝過程中，采用組焊加工方式，為保障轉輪安裝質量，可開展靜平衡試驗，待測試滿足預期平衡標準后再施工。在試驗期間可利用測桿應變法，通過應變儀密切觀察，還可對轉輪質量平衡、非平衡量值進行檢驗，使轉輪非平衡力方向得以確定。根據實踐結果可知，通過此項技術的應用，不但可使轉輪固定與應力桿相互接觸，還更加準確可靠，施工誤差大大降低。

圖1 水輪機結構示意圖

2.2 設備調試

在設備安裝完畢后，技術人員應及時開展調試工作，判斷設備安裝位置是否準確、是否牢固可靠，促進設備作用發揮，確保已安裝設備在應用中不會出現安全事故。在調試期間，以測試設備工作參數、性能指標、運行效率為主，并將各位置的調試結果記錄下來，輸入計算機系統內，為后續技術操作與設備維修提供數據支持。在水利工程中，機電設備調試應注意以下要點。

(1) 運轉調試。在正式投用前需要開展調試和試運行工作，在運轉調試中可分成三種，即空轉、負荷和精度試驗。空轉試驗主要為了考核設備安裝精度，包括傳動、潤滑、操縱等內容。在設備空轉一陣后，可開展負荷試驗，檢驗設備運行能否與設計標準相符合，分指標測試設備的負荷要求，還應模擬生產實際，將測試數據完整記錄下來，為后續維保提供依據；還應通過精度試驗檢測設備精準度，模擬真實的工作環境進行加工精度檢測[3]。

(2) 通電調試。一般在設備出廠期間難以開展總裝與負荷試驗，即便用過的設備也難免在拆卸、運輸期間使原本安裝狀態被改變，針對已經安裝的機電設備應盡快做出調試，不但是拆解設備在安裝后進行調試，還要針對所有改造、更新后的設備在正式投用前進行調試。在調試之前，還應檢驗設備裝配情況，是否安全可靠、有無泄漏、是否有劃痕等等，使調試工作能夠順利高效開展。在施工現場還應開展負荷、空負荷試驗，保障設備與生產要求下相符。

(3) 調試結果。以水輪發電機為例開展調試和試驗，定子鐵芯外徑為10450MM、槽底直徑為9839MM、總長度為2200MM、疊片系數為0.96、通風溝寬度為5.5MM、通風溝數量為65個。在19.5℃環境下開展試驗，開始時間為20:31，結束時間為22:01，勵磁繞組匝數為12匝，測量繞組匝數為1匝，調試結果如下表1所示。根據調試結果可知，溫差與溫升與國標要求相符合，試驗結果合格。

表1 發電機定子溫升試驗結果

在發電機電氣部分調試與試驗中，針對定子線圈嵌裝、接頭焊接、接頭絕緣包扎等內容進行檢查，所得結果如下表2所示。根據試驗結果可知，發電機電氣部分的關鍵項目均符合質量標準與廠內設計要求。

表2 發電機電氣部分試驗結果

3 水利工程機電技術的優化措施

在水利工程建設中，為使水電站機電技術的應用效果達到最佳狀態，應從機制制定、技術標準、人才培養等方面著手，促進機電技術的優化創新，使各部門間的聯系加強，行業技術標準逐漸與國際接軌，并培養出大量高素質、技能型人才，使機電技術得到進一步優化完善。

3.1 完善協調機制，加強部門聯系

在水利工程建設中，機電設備安裝與土建等部門密切相關，應完善不同專業間的協調機制，加強部門聯系，避免因交叉施工安排不當影響工期。對此，為了確保安裝質量可采取以下措施：一是在機電安裝期間，應嚴格遵循國家制定的機電設計要求進行安裝施工，還應合理安排安裝順序，利用相應的施工手段，避免資源和時間浪費。確保各項機電施工都能夠安全可靠，總體施工質量與標準相符；二是各項機電設備安裝都應按照事先計劃的順序和手段開展，對于不同類型的設備和安裝工藝，應采取相應安裝手段，嚴格按照正確順序安裝；三是創建統一的管理機制。政府應面向水利工程的相關部門制定統一的管理機制，使各部門能夠在協調機制環境下有序開展相關工作，避免惡性競爭、供過于求等現象產生。在機電設備制造中，行業內各部門應樹立整體意識，共同研究和探討后再落實，確保安全可行，避免造成資源浪費。在實際管理中，還可借鑒國外成熟機構形式優化人員組織結構，制定專項機電行業管理機制[4]。

3.2 規范技術標準，與國際接軌

機電設備與技術可將該行業的整體發展水平反映出來，當前國內對水資源利用給予高度重視，在水利工程建設中需用到多種設備和先進技術，保障設備和技術標準化是工程系統規范的基礎所在。當前，國家鼓勵水利工程朝著國際化方向進軍，努力與國際接軌，使國內機電設備制造水平得以提升，機電技術更新換代。要想實現這一目標，便要制定統一的行業技術標準，使材料使用、設備制造等均能按照統一標準實施，并逐步朝著國際化標準邁進。此外，還應加快各部門間的協調統一，在必要時還可引入國外先進標準，結合國內實際情況進行優化后，再投入到水利工程之中。行業內部應加快科研事業發展，利用先進科技多次試驗嘗試制作新設備；通過材料間的搭配明確適用范圍，結合國內施工標準將材料優化組合，并加強質量監控力度。在機電設備正式投入市場前，應開展全面檢驗和測試，調整異常之處，使設備質量和效率得到切實保障。將相關標準與國標統一起來，使國內機電技術與國際接軌，通過條款內容對比與研發機構間的相互合作，打造帶有本國特色的行業新制度。

3.3 加強培訓教育，提高人員素質

人才作為技術運用的主體所在，在水利工程中的作用不容忽視，應加強人才隊伍的培訓教育，為工程建設打好基礎。在人才選拔中，應注重綜合素質的考察，除專業能力之外，還應重視人才創新能力、崗位責任感等等，將綜合素質較高的人才任命到更加重要的崗位上。在人才引進方面，企業可與高校建立合作關系，依靠自身對市場的理解和預判，為高校人才培養提供方向，還可實施“訂單式”人才培養，使高校的教學內容更加貼合企業實際需求，確保人才來源穩定，為水利工程建設不斷注入新鮮血液，在校企合作中實現互利共贏[5]。面向現有技術人員開展培訓教育活動，包括機電設備安裝流程、功能、結構、調試要點等等，安排優秀技術人員對機電設備進行現場管理，對安裝調試全過程加強監管，由此提高從業者的綜合技能。

4 結束語

綜上所述，在水利水電工程建設中，國內機電技術發展不夠成熟，技術標準體系不夠完善，在協調機制、技術規范以及人才培養等方面均處于不斷完善之中。針對上述問題，主要通過完善協調機制、規范技術標準、加強培訓教育等方式進行彌補，從而加強工程各部門間的聯系，在施工技術與規范方面與國際接軌，并通過教育培訓提高人員素質，從而推動國內水利事業的可持續發展。