冼桂昌

摘 要：燈泡貫流式水輪機(jī)是水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響著水輪機(jī)組整體功能的發(fā)揮。筆者結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了燈泡貫流式水輪機(jī)存在的一些故障，重點(diǎn)探討了這些故障產(chǎn)生的原因，并提出有效的處理方法，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：燈泡；貫流式；水輪機(jī)；故障；水利

中圖分類號(hào)：TK733+.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0057-02

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的不斷加快，國(guó)家對(duì)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度不斷增加，特別是發(fā)電站的投資建設(shè)。燈泡貫流式水輪機(jī)是水電廠的重要設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著將水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的任務(wù)，且具有運(yùn)行效率高、適用水頭低、過(guò)機(jī)流量大和投資成本少等優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高水電廠的整體運(yùn)行效率，對(duì)確保城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的用電和發(fā)展有著重要意義。

但部分水輪機(jī)在運(yùn)行中容易出現(xiàn)一些故障，主要包括定子鐵心位移、轉(zhuǎn)子掃膛裂縫和定子絕緣損害等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響到水輪機(jī)組日常運(yùn)行的安全性和可靠性，甚至造成不可挽回的損失。因此，水利人員必須重視貫流式水輪機(jī)故障的處理工作，最大限度地減少因故障引起的損失。

1 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有廠房結(jié)構(gòu)緊湊、工作水頭低、投資成本少、水輪機(jī)效率高和工期短等優(yōu)點(diǎn)。為了改善水流條件、提高機(jī)組效率，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，定子直徑和轉(zhuǎn)子磁極空間都比較小，定子鐵心相對(duì)較長(zhǎng)。這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使此類發(fā)電機(jī)機(jī)組存在以下先天性的缺點(diǎn)：①散熱條件較差，造成運(yùn)行溫度偏高；②轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低；③轉(zhuǎn)子的過(guò)度擺動(dòng)，使阻尼條感應(yīng)較大的電流和承受較大的機(jī)械力，造成阻尼條過(guò)熱或斷裂；④與一般水輪發(fā)電機(jī)相比，其氣隙較小，容易產(chǎn)生較大的單邊磁拉力，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子掃膛故障；⑤由于轉(zhuǎn)子磁極空間小，勵(lì)磁安匝數(shù)受到限制，調(diào)相運(yùn)行比較困難。

2 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)常見故障

燈泡貫流式發(fā)電機(jī)常見故障主要有定子鐵心位移或松動(dòng)、轉(zhuǎn)子掃膛及中心體裂紋、定子絕緣損壞和運(yùn)行溫度過(guò)高等。

其中，定子鐵心位移或松動(dòng)是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)常見且較為嚴(yán)重的故障，各生產(chǎn)廠家的電機(jī)在鐵心松動(dòng)的部位和形式上都有所不同。例如某水電廠發(fā)電機(jī)定子鐵心普遍存在壓指變形、壓指下鐵心疊片松動(dòng)的現(xiàn)象，鐵心分瓣組合縫處的疊片外緣側(cè)出現(xiàn)波浪狀變形；另一電廠發(fā)電機(jī)則發(fā)生定子鐵心段內(nèi)硅鋼片膨脹變形，向轉(zhuǎn)子側(cè)位移割傷定子線圈絕緣，而且出現(xiàn)硅鋼片斷裂的情況。定子鐵心位移或松動(dòng)的后果是切割或磨損線棒絕緣，使其在運(yùn)行或試驗(yàn)中被擊穿，導(dǎo)致運(yùn)行中電機(jī)的電磁噪聲過(guò)大。

定子絕緣損壞是由于燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)上的弱點(diǎn)造成的，定子線圈絕緣的損壞現(xiàn)象明顯比普通水輪發(fā)電機(jī)偏高，特別是近幾年投運(yùn)的機(jī)組，定子絕緣事故比較頻繁。

3 故障原因分析

3.1 定子鐵心松動(dòng)原因

3.1.1 運(yùn)行溫度過(guò)高

發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮運(yùn)行中的溫度影響，應(yīng)對(duì)鐵心的熱脹冷縮所產(chǎn)生的影響采取不同的防范措施。如果運(yùn)行溫度過(guò)高，定子鐵心的變形超出了允許的范圍，就會(huì)造成翹曲變形。

3.1.2 鐵心壓指剛度不足

定子鐵心齒部的壓緊主要是依靠端部壓指來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果壓指剛度不足，當(dāng)溫度上升時(shí)，鐵心膨脹會(huì)將壓指頂彎，并產(chǎn)生永久變形，造成齒部壓力不足而松動(dòng)。

3.1.3 鐵心的疊壓工藝不滿足要求

為了防止定子鐵心松動(dòng)，生產(chǎn)廠家采取了各種不同的硅鋼片疊壓技術(shù)或工藝。例如，在定子鐵心端部沖片的片間刷膠，并采用熱壓技術(shù)，使端部一段或數(shù)段鐵心黏結(jié)成一體，提高抗變能力。

3.1.4 片間絕緣收縮造成松動(dòng)

片間絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行后，由于其中的化學(xué)成分揮發(fā)而收縮，如果不及時(shí)調(diào)整（拉緊）螺桿的扭矩，就會(huì)造成疊片松動(dòng)。但大多數(shù)貫流式發(fā)電機(jī)由于定子線圈端部的阻擋，無(wú)法檢查和調(diào)整螺桿的扭矩。

3.2 轉(zhuǎn)子掃膛及中心體產(chǎn)生裂紋的原因

轉(zhuǎn)子掃膛產(chǎn)生裂紋的主要原因是定子鐵心定位筋開焊，甚至脫落。除了焊接質(zhì)量不良外，轉(zhuǎn)子偏心所產(chǎn)生的單邊磁拉力過(guò)大也是導(dǎo)致定位筋開裂的誘因。中心體產(chǎn)生裂紋主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、局部應(yīng)力過(guò)高導(dǎo)致的。

3.3 定子絕緣損壞的原因

定子絕緣損壞的原因主要有：①制造質(zhì)量不良；②異物或零件脫落碰傷線圈；③定子鐵心松動(dòng)；④定子線棒松動(dòng)；⑤接頭過(guò)熱燒壞絕緣。

3.4 運(yùn)行溫度過(guò)高的原因

除了與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)以外，運(yùn)行中軸承甩油導(dǎo)致炭粉或灰塵進(jìn)入定子膛內(nèi)，黏結(jié)后堵塞在通風(fēng)道，也是造成運(yùn)行溫度偏高的原因。

4 處理措施

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的故障原因有很多，有設(shè)計(jì)、制造的問(wèn)題，也有安裝和檢修時(shí)存在的質(zhì)量問(wèn)題，還有運(yùn)行和維護(hù)不到位的問(wèn)題。以下提出幾點(diǎn)防范措施，僅供參考。

4.1 總體要求

在總體上，要求做到以下幾點(diǎn)：①制造廠家針對(duì)已暴露的問(wèn)題，調(diào)整設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量；②運(yùn)行監(jiān)視要工作落實(shí)到位，對(duì)機(jī)組的振動(dòng)、擺度、溫度、聲音和電氣數(shù)據(jù)等應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視和記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組的異常情況；③定期檢查將工作落實(shí)到位，轉(zhuǎn)子磁軛、磁極、定子鐵心、線棒的固定構(gòu)件是檢查的重點(diǎn)，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)這些部件隱患的早期征兆，及時(shí)進(jìn)行處理，防止形成重大設(shè)備事故；④完成應(yīng)做的試驗(yàn)項(xiàng)目，嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)控制檢修質(zhì)量。

4.2 防止轉(zhuǎn)子掃膛和中心體開裂

為了防止轉(zhuǎn)子掃膛和中心體開裂，需注意以下幾點(diǎn)：①安裝或檢修時(shí)，必須保證轉(zhuǎn)子的偏心度符合廠家要求，防止出現(xiàn)過(guò)大的單邊磁拉力；②定期檢查磁軛鍵和磁極鍵，不應(yīng)出現(xiàn)位移和松動(dòng)；③定期檢查定子鐵心燕尾筋、托塊的固定情況，防止焊縫出現(xiàn)裂紋或脫焊；④檢查中心體時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊，局部應(yīng)力過(guò)高時(shí)，應(yīng)考慮增加強(qiáng)度；⑤運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)、擺度的監(jiān)視，不得超過(guò)允許值。

4.3 防止鐵心松動(dòng)

防止鐵心松動(dòng)必須做到以下幾點(diǎn)：①定期檢查定子鐵心端部疊片是否位移，鐵心表面是否存在黃色的鐵銹粉，齒部是否有松動(dòng)、變形、變色、斷裂的跡象；②檢查齒壓板的壓指是否存在變形或松動(dòng)，壓指和鐵心端片之間是否存在空隙；③運(yùn)行中，注意監(jiān)視機(jī)組的振動(dòng)和噪聲情況，一旦出現(xiàn)異常情況必須查明原因；④一旦出現(xiàn)鐵心松動(dòng)的問(wèn)題，必須及時(shí)進(jìn)行處理，防止松動(dòng)的問(wèn)題嚴(yán)重化。

4.4 防止定子、轉(zhuǎn)子絕緣擊穿

防止定子、轉(zhuǎn)子絕緣擊穿，應(yīng)從以下幾方面著手：①認(rèn)真檢查和清除定子、轉(zhuǎn)子中的遺留物，例如工具、鉆頭、鋸片、電焊條和焊渣等，防止這些物件破壞定子或轉(zhuǎn)子絕緣；②定期清掃轉(zhuǎn)子滑環(huán)碳粉，清洗定子的油污和油泥，防止通風(fēng)溝堵塞；③機(jī)組停機(jī)備用時(shí)，應(yīng)采取措施（比如加熱、通風(fēng)等），防止發(fā)電機(jī)主絕緣受潮；④確保機(jī)組的防護(hù)網(wǎng)完好，能有效防止異物進(jìn)入發(fā)電機(jī)膛內(nèi)；⑤及時(shí)處理定子鐵心松動(dòng)和線棒松動(dòng)的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，燈泡貫流式水輪機(jī)組存在的問(wèn)題越來(lái)越突出，對(duì)水電廠整體運(yùn)行質(zhì)量的影響也越來(lái)越大。因此，水利工作者應(yīng)該重視燈泡貫流式水輪機(jī)組故障的處理工作，并結(jié)合水電廠的實(shí)際情況，深入分析水輪機(jī)組故障產(chǎn)生的原因，同時(shí)制訂出一系列切實(shí)有效的處理措施，盡可能避免水利機(jī)組故障的產(chǎn)生，從而確保機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李衛(wèi)章.燈泡貫流臥式機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪特殊故障處理[J].中國(guó)機(jī)械，2013（07）.

〔編輯：李玨〕