水電站機(jī)械常見故障檢修技術(shù)的應(yīng)用分析

趙文歡

（國電電力新疆新能源開發(fā)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善，人們對電力資源的需求也越來越大，因此電力行業(yè)對生產(chǎn)效率的要求越來越高。作為水力發(fā)電的核心設(shè)施，水力發(fā)電廠的關(guān)鍵作用是改變自然。水電站水滴產(chǎn)生的能量和大量的電能供應(yīng)給人類的生產(chǎn)和生活。因?yàn)樗Πl(fā)電電動(dòng)機(jī)在水力發(fā)電廠的安全運(yùn)行中起著非常重要的作用，為此需要研究常見的故障，保障技術(shù)在水力發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。由于站點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備相對較多，一個(gè)站點(diǎn)會出現(xiàn)很多故障和問題，因此要做好水力發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，才能保證水力發(fā)電廠的安全性和完整性。

1 水電站機(jī)械設(shè)備維護(hù)的重要性

水力發(fā)電廠的機(jī)械設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，一次設(shè)備的核心作用是負(fù)責(zé)產(chǎn)生和運(yùn)輸電能，而二次設(shè)備的關(guān)鍵作用是監(jiān)控和保護(hù)一次設(shè)備，避免與發(fā)電和電能傳輸相關(guān)的設(shè)備故障。這就需要對水力發(fā)電廠的執(zhí)行器進(jìn)行維護(hù)，以便發(fā)現(xiàn)問題并處理隱患。確保電能不流失，設(shè)備正常、安全、高效地運(yùn)行，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)性。因此，設(shè)備的定期保養(yǎng)和維修對于水力發(fā)電廠的正常運(yùn)行至關(guān)重要。[1]

2 水電站機(jī)械常見故障維修技術(shù)的應(yīng)用

2.1 穩(wěn)定性故障排除技術(shù)的應(yīng)用

穩(wěn)定性測試是水力發(fā)電機(jī)日常維護(hù)工作的重要組成部分。可以綜合測試機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。在實(shí)際工作過程中，水電站機(jī)械設(shè)備的可靠性缺陷主要通過試驗(yàn)來確認(rèn)，主要有調(diào)相測試、負(fù)載測試、瞬態(tài)過程測試常用的測試方法。在上述方法中，調(diào)相測試是專用于確定發(fā)電機(jī)故障的測試。測試是通過發(fā)電機(jī)組在發(fā)電機(jī)運(yùn)行條件下不同轉(zhuǎn)速下的測量數(shù)據(jù)對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行分析，可以及時(shí)的調(diào)整參數(shù)差異，保持機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。

2.2 水輪機(jī)密封缺陷修復(fù)及修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

水輪發(fā)電機(jī)組作為水力發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的組成部分，可以將水能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，所以機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。水輪機(jī)的密封失效是一種相對常見的失效類型，對電廠的整體運(yùn)行會產(chǎn)生負(fù)面影響。在這個(gè)階段檢測和處理這些故障的主要方法是確保密封修復(fù)控制技術(shù)的控制方法來解決空心護(hù)罩損壞后出現(xiàn)的問題。一般情況下，空心護(hù)罩損壞后很難修復(fù)和更換，尤其是水電機(jī)組。因此空心護(hù)罩的損壞需要特別注意，因?yàn)樗€會導(dǎo)致水力發(fā)電廠的其他安全問題。

3 發(fā)電機(jī)常見故障檢修技術(shù)應(yīng)用

3.1 絕緣設(shè)置失敗

發(fā)電機(jī)絕緣設(shè)置不當(dāng)，不僅會影響發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且還容易引起安全事故，因此必須通過維護(hù)來保證發(fā)電機(jī)組的絕緣性能。發(fā)電機(jī)絕緣失效主要包括主絕緣損壞和絕緣損壞，如果發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)不足或舊工況較差，很容易損壞主絕緣，因此可加強(qiáng)鐵芯，防止電腐蝕。如果鐵芯不穩(wěn)定，必須通過擰緊線圈槽楔或在綁扎的非晶格玻璃絲表面噴涂環(huán)氧漆來加固。同樣如果勵(lì)磁系統(tǒng)的直流和交流電路存在設(shè)備故障或雙重接地，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣也會失效。在因回路設(shè)備故障而絕緣不良的情況下，必須首先檢查回路，確定故障點(diǎn)，然后必須綁扎或撬開漏電的電源。同時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)雙接地時(shí)，需要減少導(dǎo)電環(huán)表面的飛邊，清理外殼上的灰塵，改變引出線到電極的方向。[2]

3.2 設(shè)備溫度過高

機(jī)組溫度過高問題是水力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的普遍現(xiàn)象。排除故障時(shí)，要根據(jù)發(fā)電機(jī)的用電負(fù)荷和運(yùn)行中的定子電流密度，判斷熱負(fù)荷是否正常，然后采取針對性的解決辦法。排除第一類誘發(fā)因素，計(jì)算風(fēng)冷式冷水機(jī)去除的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的總損失和總傳熱能力，如果后者小于前者，則風(fēng)冷式冷水機(jī)總熱量應(yīng)在機(jī)組中增加交換容量并且改善它。此外，還可以修改風(fēng)扇和導(dǎo)風(fēng)板結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的散熱能力，來應(yīng)對因通風(fēng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)組溫度過高現(xiàn)象。

4 高壓適配器常見故障維修技術(shù)應(yīng)用

4.1 變壓器中的熔斷器

當(dāng)變壓器運(yùn)行中葉片閉合時(shí)，由于物理設(shè)備運(yùn)行，線路電壓升高，此時(shí)鐵芯飽和，勵(lì)磁電抗性能減弱，導(dǎo)致有效阻抗下降線路的電流值遠(yuǎn)高于正常水平。熔斷器工作電流過高是最直接的原因，電壓互感器熔斷其根本原因是鐵磁飽和。處理該故障問題時(shí)，要避免壓石感應(yīng)引起的鐵磁飽和線性，可將電抗器并聯(lián)到系統(tǒng)中，避免過壓引起的過流現(xiàn)象，還要保證正常穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 斷路器異常狀態(tài)

斷路器的異常狀態(tài)特別表現(xiàn)為拒跳、拒合，無法實(shí)現(xiàn)對電能傳輸?shù)挠行Э刂啤嗦菲魇欠駴]有跳閘可以通過觀察保護(hù)燈和電路燈的狀態(tài)來判斷，當(dāng)兩者都亮?xí)r，斷路器拒絕跳閘。此時(shí)必須及時(shí)斷開開關(guān)并檢查，根據(jù)線刀控制的好壞和線路是否跳閘，采取相應(yīng)的維修措施排除故障。如果出現(xiàn)拒絕錯(cuò)誤，可以通過檢查控制電源和保險(xiǎn)絲來制定維護(hù)計(jì)劃。開關(guān)斷開后，綠燈和紅燈熄滅，電路中會有電流流動(dòng)，所以需要判斷是新保險(xiǎn)絲熔斷還是刀片接觸不良。如果交替閃爍，則需要判斷電路是否異常。

5 變壓器常見故障維修技術(shù)應(yīng)用

變壓器是水力發(fā)電廠重要的機(jī)械裝置，起著調(diào)節(jié)電壓的作用，是輸變電過程中的核心設(shè)備。

5.1 油位異常

由于變壓器油位異常容易引起故障，因此需要檢查油位是否過高或過低，并采取適當(dāng)措施控制在合理范圍內(nèi)。如果冷卻器出現(xiàn)故障，很可能是油位太高，主要原因可能是因?yàn)槔鋮s器堵塞，無法流動(dòng)。可以通過清潔污垢或排出多余的油來解決油位過高的問題。如果油位過低，應(yīng)盡快加入適量的油。如有漏油，必須及時(shí)進(jìn)行修理。

5.2 核心過熱

變壓器的鐵芯與電磁性能有關(guān)，以閉合磁路的形式存在，線圈的布置必須取決于鐵芯。鐵芯過熱是變壓器常見的異常問題，電源電壓過高、鐵芯閃動(dòng)、繞組短路、油路堵塞、鐵芯接地等都會引起鐵芯過熱，因此需要詳細(xì)排查故障原因。如果供電電壓過高，必須根據(jù)變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)降低電壓。如果鐵芯有眩光，必須將鐵芯表面打磨光滑。當(dāng)繞組發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)提高絕緣性能。當(dāng)油道堵塞時(shí)，必須及時(shí)清除油道中的雜質(zhì)，以保證通暢。如果鐵芯發(fā)生接地故障，應(yīng)選擇寬度和厚度為30mm 以上和0.5mm 以上的銅板更換原板，并用絕緣子覆蓋外露部分。

6 主閥常見故障及維修

6.1 打開時(shí)不平整

為有效降低主閥開啟過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和驅(qū)動(dòng)力，以平壓靜水開啟閥門，主閥在現(xiàn)實(shí)生活中不平的原因如下：D 導(dǎo)葉泄漏量較大，沒有關(guān)閉或者間隙較大；蝸殼排水閥未關(guān)閉；旁路管道堵塞，手動(dòng)閥未開啟或液壓閥堵塞。考慮到這些常見的缺陷，檢修時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：當(dāng)主閥完全關(guān)閉時(shí)，應(yīng)對導(dǎo)葉進(jìn)行移動(dòng)清除異物，將導(dǎo)葉完全關(guān)閉，還要檢查兩對蝸殼排水閥和旁通管閥，確保它們處于正確位置。[3]

6.2 手動(dòng)開關(guān)不起作用

故障原因：液壓低、液壓閥、操作電磁閥堵塞和油路短路。如果油路短路，油壓裝置內(nèi)的壓力會繼續(xù)降低，會導(dǎo)致主閥不工作。考慮到這些常見故障，維修時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：如果閥門不能正常打開，應(yīng)停止操作，更換電磁閥閥門。如果油路短路，應(yīng)先進(jìn)行復(fù)位操作，然后進(jìn)行維修。

7 調(diào)速器的常見錯(cuò)誤及維護(hù)

7.1 簽發(fā)主壓力閥

當(dāng)主壓力分配閥分向開啟側(cè)時(shí)，導(dǎo)葉開啟至最大開度。當(dāng)主壓力閥處于關(guān)閉位置時(shí)，會發(fā)出導(dǎo)向葉片。如果故障導(dǎo)致裝置跳閘，裝置會超速，一般在靜止?fàn)顟B(tài)下很難發(fā)現(xiàn)該故障，因此應(yīng)該增大或減小導(dǎo)葉的開度，有助于發(fā)現(xiàn)故障。針對這種常見的缺陷，維修時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：如果主壓力閥是從開啟側(cè)發(fā)出，應(yīng)關(guān)閉主閥。網(wǎng)格上的單元進(jìn)行敲擊或重復(fù)遞增和遞減，而未連接網(wǎng)格的單元?jiǎng)t在單元停止后進(jìn)行上述處理。

7.2 反饋中斷

水電站調(diào)速器反饋有自復(fù)中式和機(jī)械雙站兩種，機(jī)械回彈主壓閥和負(fù)壓有重要作用。此外，電反饋中的拉桿斷裂或斷開會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。考慮到這種常見故障，在維護(hù)過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：機(jī)械回中當(dāng)鋼絲繩斷裂時(shí)，機(jī)械液壓系統(tǒng)不能回中，這與主壓力閥在關(guān)閉側(cè)有下降信號時(shí)發(fā)出的情況非常相似。因此，當(dāng)有增加調(diào)節(jié)信號時(shí)，必須關(guān)閉主閥。如果有下降信號，則需要對系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)裝置施加沖擊或重復(fù)施加增減沖擊。關(guān)閉主閥時(shí)，未經(jīng)批準(zhǔn)不得擅自改動(dòng)調(diào)速器進(jìn)行進(jìn)一步處理。

7.3 伺服電機(jī)油運(yùn)轉(zhuǎn)

嚴(yán)格來說，伺服電機(jī)中的油流不是故障，但伺服電機(jī)中的油滿是關(guān)鍵和危險(xiǎn)點(diǎn)。由于這樣的事故在很多水電站都發(fā)生過，因此有必要對其進(jìn)行分析，以便在實(shí)際工作中引起人們的注意。考慮到這個(gè)常見問題，在維護(hù)過程中需要注意以下幾點(diǎn)：防止漏油作業(yè)，需要嚴(yán)格檢查注油工藝漏油槽無異常后，重新進(jìn)行正式操作。

8 水輪機(jī)常見故障及維修

8.1 軸瓦溫升異常

如果軸瓦溫升高，應(yīng)首先檢查潤滑油，如果潤滑油不夠，必須及時(shí)補(bǔ)充，也可以更換調(diào)整冷卻液壓力或切換供水方式。還要檢查執(zhí)行單元的振動(dòng)是否超過標(biāo)準(zhǔn)，如果振動(dòng)不能消除應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行測試，監(jiān)測停機(jī)是否正常，檢查軸瓦是否燒壞，如果是，應(yīng)立即進(jìn)行更換。

8.2 超速事故

超速事故的原因包括啟動(dòng)和卸荷停機(jī)時(shí)調(diào)速器故障、甩負(fù)荷后調(diào)速器動(dòng)態(tài)劣化或完全失效、操作員故障和測速裝置故障。

8.3 異常振動(dòng)

設(shè)備異常振動(dòng)的原因包括機(jī)械側(cè)的轉(zhuǎn)子不平衡，電磁方面的不對稱運(yùn)行，這些常見故障在維修時(shí)需要注意。因此應(yīng)盡量避免在振動(dòng)區(qū)域工作，減少有功和無功負(fù)載。剪斷銷剪斷時(shí)，必須按有關(guān)規(guī)定及時(shí)處理。如有異常振動(dòng)難以排除，威脅設(shè)備安全運(yùn)行的話，應(yīng)立即停機(jī)。

9 提高水電站機(jī)械常見故障維修水平的方法與對策

9.1 充分了解水電站設(shè)備管理

為確保生產(chǎn)設(shè)備的安全性和可靠性，必須首先了解水電站生產(chǎn)設(shè)備的方方面面，充分了解每個(gè)型號、每個(gè)部件、每個(gè)尺寸、每個(gè)編號，并進(jìn)行分類和仔細(xì)檢查。編制不同設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)臺帳，各部分的詳細(xì)記錄和每個(gè)部件和每個(gè)零件都必須清楚地標(biāo)明名稱和編號，以便生產(chǎn)設(shè)施得到有條不紊的組織管理。[4]

9.2 保持定期檢查工作習(xí)慣

許多水電站為了注重效益和效率，對設(shè)備特別是輔助設(shè)備進(jìn)行了維護(hù)和檢查。

由于缺乏維修的考慮，缺乏資金和人力，最終會導(dǎo)致各種機(jī)器和設(shè)備出現(xiàn)故障，使水力發(fā)電廠運(yùn)行不正常。因此，相關(guān)機(jī)械設(shè)備的操作和維護(hù)人員必須符合技術(shù)規(guī)范，定期檢查是必要的，同時(shí)還要了解設(shè)備大修后如何維護(hù)，設(shè)備是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

9.3 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)

在實(shí)際操作中，既要有保養(yǎng)計(jì)劃，又要把保養(yǎng)工作落到實(shí)處。突發(fā)出現(xiàn)的缺陷必須在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)和完善，修復(fù)時(shí)間越短，收益損失越少。為了在最短的時(shí)間內(nèi)處理和解決問題，需要在平時(shí)有一個(gè)事故修復(fù)小組，以確保事故發(fā)生后，工作人員可以有條不紊地進(jìn)行搶修。水力發(fā)電廠經(jīng)理可以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)制定應(yīng)急搶修計(jì)劃，進(jìn)行分工、事故判定方法、修理完成后的調(diào)試工作，這些準(zhǔn)備工作是為了在發(fā)生事故后，做到不驚慌，及時(shí)采取措施，在最短的時(shí)間內(nèi)以最好的質(zhì)量完成緊急搶修服務(wù)。

9.4 維護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)各水電站的實(shí)際情況，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，制定維護(hù)和運(yùn)行規(guī)程。

明確設(shè)備維修人員數(shù)量、維修職責(zé)和工作內(nèi)容。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化，學(xué)習(xí)前沿技術(shù)和新技術(shù)，并將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，提高維修效率和質(zhì)量。檢修作業(yè)可一次性將設(shè)備檢修到位，對所有問題進(jìn)行檢修，達(dá)到實(shí)際檢修目的。對所有大修項(xiàng)目形成定期、標(biāo)準(zhǔn)的大修工作流程，每個(gè)部分都應(yīng)經(jīng)過全面檢查和驗(yàn)收。[5]

10 結(jié)語

綜上所述，水力發(fā)電廠機(jī)械設(shè)備的檢修和維護(hù)是保證水力發(fā)電廠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。因此，設(shè)備的檢修尤為重要，需要進(jìn)行完善的設(shè)置，以保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。同時(shí)維修體系和各領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，需要全體員工團(tuán)結(jié)協(xié)作、齊心協(xié)力，交流經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做好設(shè)備維修工作和人員培訓(xùn)，保障設(shè)備安全。水力發(fā)電廠機(jī)械故障種類多，維修技術(shù)復(fù)雜，要有效消除機(jī)械故障，必須加大維修技術(shù)研究力度，同時(shí)考慮到水力發(fā)電機(jī)的常見故障、高壓適配器的常見故障、變壓器的常見故障，需要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面的檢查和應(yīng)用，找出故障的根本原因。采用針對性維修技術(shù)，解決故障問題，確保水電站機(jī)械設(shè)備安全可靠運(yùn)行和機(jī)械設(shè)備沒有出現(xiàn)各類機(jī)械故障的缺陷和隱患，是水力發(fā)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。