黃鶴明

(上海福伊特水電設(shè)備有限公司，上海 200240)

0 引言

水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。水力發(fā)電是綜合利用水資源的一個重要組成部分，與航運、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。水力發(fā)電是一種再生能源，清潔無污染，對環(huán)境沖擊較小，運營成本低、發(fā)電效率高，機組啟動快，調(diào)節(jié)容易，同時水庫和大壩還能有效地預(yù)防洪災(zāi)、提供灌溉用水并改善河流航運能力。

1 混流式水輪發(fā)電機組的安裝和調(diào)試

通常情況下，我國的水電站設(shè)備安裝是由水電安裝單位按照GB/T 8564—2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》以及廠家編制的設(shè)備安裝手冊進行安裝的。其中，國標GB/T 8564—2003在第12節(jié)及附錄D對管道的安裝、內(nèi)壁處理和試驗等均做了明確的要求。第12.4.2節(jié)規(guī)定：“油、氣、水系統(tǒng)管道和調(diào)速器管道使用前，其內(nèi)壁應(yīng)按設(shè)計要求和標準進行沖洗和檢驗。設(shè)計無要求時，可參考附錄D執(zhí)行?！?/p>

1.1 水輪機流道檢查

水輪機的流道通常由蝸殼、活動導(dǎo)葉和尾水管等組成。流道內(nèi)的清理檢查工作尤為重要，在機組充水前、充水后、開機前，均應(yīng)對水輪機的流道進行檢查，將流道內(nèi)的鋼筋、混凝土塊、鉆桿等雜物清理干凈，以免機組開機后雜物隨高壓水對水輪機的關(guān)鍵水力部件的流道面(如固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪葉片等)造成破壞，影響機組的使用壽命。國內(nèi)外很多電站的固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪葉片的流道表面均有被流道雜物撞擊很多凹坑和劃痕的案例。國外某大型電站曾因取水口欄污柵問題，一顆大樹被水流沖入水輪機內(nèi)，最終卡在固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉之間，造成機組無法正常關(guān)閉導(dǎo)葉進行停機，最終通過投入緊急事故閘門，使機組強迫停機，對機組的安全運行造成很大的影響。

1.2 油、氣、水管路檢查

油、氣、水管路能否順暢工作，對機組設(shè)備的調(diào)試和后期的安全穩(wěn)定運行起著重要的作用。

為了保證機組冷卻、潤滑要求，技術(shù)供水必須有足夠的供水量、水壓(即一定的流量)、水質(zhì)(對不符合要求的冷卻水要進行水處理后才能使用)和水溫。國內(nèi)某電站在技術(shù)供水充水后管路中發(fā)現(xiàn)有異常的持續(xù)敲擊響聲，關(guān)閉技術(shù)供水總閥進行管路檢查，最終在管路中發(fā)現(xiàn)了一把安裝時遺落的鐵錘，從而避免了過濾器的損壞。國內(nèi)某水電站在安裝調(diào)試時發(fā)現(xiàn)水輪機的主軸密封系統(tǒng)的精過濾系統(tǒng)的排污處失壓，后經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)該精過濾系統(tǒng)被現(xiàn)場制作的管路中殘留焊渣、焊瘤堵死，造成精過濾器濾芯在調(diào)試時被管路中的焊渣等所破壞(見圖1)。

圖1 主軸密封供水管道內(nèi)的雜物及損壞的濾芯

國外某電站發(fā)電機上導(dǎo)軸承供油循環(huán)系統(tǒng)管路安裝時，由于疏忽，安裝人員未及時將手套和臨時安裝管堵等雜物(見圖2)及時從管路中移走，發(fā)電機啟動后發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承油溫和瓦溫均偏高，油冷卻系統(tǒng)效率偏低。通過長時間的分析也未找到根本原因，后經(jīng)逐項解體排查，最終發(fā)現(xiàn)油冷卻器的冷卻水管入口被一副安裝手套和臨時管堵堵住了，對調(diào)試的設(shè)備故障判斷和調(diào)試進度造成了很大的影響。

圖2 上導(dǎo)軸承冷卻水管路內(nèi)的手套和管堵

因此，建議相關(guān)規(guī)范和手冊中應(yīng)該增加表述：調(diào)試前將濾水、濾油等重要設(shè)備進行短接，待管路按相關(guān)標準和要求清洗干凈后再接入這些設(shè)備進行調(diào)試。只有注重了安裝過程中的每一步細節(jié)，才能確保機組調(diào)試運行的順利進行，有效地保護發(fā)電設(shè)備安全運行。

1.3 管路保護

無論是管路安裝過程，還是混凝土澆注過程，都應(yīng)該采取措施對管路進行保護，以免異物或雜物落入管路內(nèi)。同時避免臨時管堵遺忘在管路中，對機組的安全穩(wěn)定運行造成影響。建議按相應(yīng)規(guī)格的管徑，使用塑料安裝保護帽。塑料帽可以有效地保護管路末端，防止異物進入，同時可以避免將安放在管端的臨時管堵遺忘在管路內(nèi)。安裝連接時，只有把塑料帽拿開，才能順利安裝管路密封。塑料帽的領(lǐng)用和還回應(yīng)按責任人登記造冊進行控制，能有效地控制異物進入管路而且能夠全部回收循環(huán)利用。

1.4 機組轉(zhuǎn)動部件檢查

國內(nèi)某電站其發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子之間掉落了螺栓、墊片等異物，但因轉(zhuǎn)子和定子之間間隙較小，深度較深，故無法通過目視方法發(fā)現(xiàn)異物存在。當機組開機啟動時，造成發(fā)電機掃膛，發(fā)生非常嚴重地事故。若采用柔性內(nèi)窺鏡，插入定轉(zhuǎn)子間隙里，沿圓周方向移動，利用底部磁鐵，可以將掉落的螺栓、墊片等鐵磁雜物從轉(zhuǎn)子和定子間的空隙里取出，降低機組掃膛事故的風(fēng)險。

1.5 電站輔機系統(tǒng)檢查

電站輔機系統(tǒng)試驗前應(yīng)列出逐項檢查清單，確保所有的安裝輔助材料、工具等在安裝完成時全部清理干凈，以免對各項試驗造成影響，延誤工期。

國外某電站在發(fā)電機封閉母線安裝完成后未將封閉母線導(dǎo)體和外殼之間的臨時安裝支撐(該支撐兩端為方木，中間通過調(diào)整螺栓連接)及時拆除移走，由于封閉母線高壓試驗時會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，導(dǎo)體和外殼之間通常使用絕緣子進行隔離，但遺忘在該相封閉母線內(nèi)的臨時安裝支撐(見圖3)造成了母線升壓時導(dǎo)體和外殼之間短路，該相電壓無法達到設(shè)定要求，電流顯示異常，從而導(dǎo)致封閉母線高壓試驗失敗。

2 水輪發(fā)電機的運行和維護

2.1 混流式水輪機連續(xù)運行范圍

每個水輪機都按照電站的水頭H(m)和流量Q

圖3 發(fā)電機封閉母線內(nèi)遺漏的調(diào)整木塊

(m3/s)來設(shè)計其出力P(MW)。諸多運行工況點連線所包括的范圍，即為水輪機的運行范圍。在不同的水頭和流量下，水輪機有著對應(yīng)的運行特征。按負荷可以分為：極低負荷運行區(qū)、部分負荷振動區(qū)、部分負荷運行區(qū)、無渦運行區(qū)、大負荷運行區(qū)和超負荷臨時運行區(qū)(見圖4)。其中無渦區(qū)為機組的最優(yōu)運行區(qū)，該區(qū)域運行的水輪機效率高，噪聲最低，機組振動最??；部分負荷振動區(qū)機組效率低，噪聲和振動都很大，對機組各部件的破壞力最強。要嚴格按照廠家推薦的長期穩(wěn)定運行范圍來合理使用水輪發(fā)電機組，發(fā)揮最佳經(jīng)濟效益，使水輪機能高效率、低噪聲、低振動地長期、安全、穩(wěn)定運行，這對充分利用水能資源、減少運行維護、提高水輪發(fā)電機組的運行壽命等起著舉足輕重的作用。

國內(nèi)某水電站，其水輪機的設(shè)計出力近140 MW，廠家推薦應(yīng)在不低于80 MW的范圍內(nèi)運行，但該機組因電網(wǎng)調(diào)度及電廠需要，長期處于超低負荷運行(見表1)，使得機組在相當長的時間內(nèi)在氣蝕運行區(qū)域內(nèi)運行，從而在轉(zhuǎn)輪上冠上葉道間出現(xiàn)了較大面積的氣蝕(見圖5)。鑒于機組在較低負荷區(qū)域運行時也易出現(xiàn)振動、噪聲等不利于穩(wěn)定運行的現(xiàn)象，建議電廠根據(jù)水輪機廠家結(jié)合電站自身設(shè)計特點提供的穩(wěn)定運行區(qū)域，充分與電網(wǎng)調(diào)配進行溝通協(xié)調(diào)，盡量減少機組在非推薦甚至是禁止運行區(qū)域運行，以確保機組長期、安全、穩(wěn)定運行。

圖4 某水電站推薦的水輪機運行范圍

表1 某水電站各機組運行統(tǒng)計記錄

續(xù)表1 某水電站各機組運行統(tǒng)計記錄

圖5 某水電站機組負荷及轉(zhuǎn)輪上冠氣蝕

2.2 水輪發(fā)電機油、氣、水管路定期保養(yǎng)

當中控上位機報警某軸承溫度升高信號，或某軸承溫度指示達到或超過故障溫度時，應(yīng)檢查相應(yīng)軸承冷卻器和供排水閥是否關(guān)閉或堵塞，供排水壓力是否正常(推力軸承還應(yīng)檢查外循環(huán)油泵運行是否正常)。應(yīng)排除技術(shù)供水總供、排水閥、冷卻水供水閥、推力油泵尚未啟動而油流誤指示正常(表計誤發(fā)信號)。若系機組擺動過大，應(yīng)調(diào)整機組負荷，避開振動區(qū)，使溫度下降到允許值。

國內(nèi)某電站在機組檢修時發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承油過濾器和主軸密封供水管路均被河道中的一種類似貝殼類的生物給堵住(見圖6)，造成冷卻系統(tǒng)的冷卻效果大幅度下降，水導(dǎo)軸承瓦溫不斷升高，主軸密封供水嚴重不足并造成主軸密封條磨損加劇，從而給機組的長期穩(wěn)定運行帶來了很大的安全隱患。

3 結(jié)語

電站的日常維護中，對影響機組安全運行的油、氣、水管路可以拆卸的部分，經(jīng)常進行巡查并采取適當?shù)拇胧?。如及時清理管路及連接法蘭處發(fā)現(xiàn)的異物，根據(jù)各電站日常維護中發(fā)現(xiàn)的情況制定相應(yīng)的例行檢查制度，及時與廠家和設(shè)計人員進行溝通，以便設(shè)計人員將相應(yīng)的要求在運行維護手冊進行更新。

圖6 貝殼堵塞的油冷卻過濾器和供水管

水電站只有將安裝、調(diào)試和運行維護有機結(jié)合起來，將具體工作落實到每一階段的具體細節(jié)，并在推薦的水輪發(fā)電機組運行范圍內(nèi)運行機組，才能使得水輪發(fā)電機組長期、安全、穩(wěn)定運行，充分利用水能資源、發(fā)揮最佳經(jīng)濟效益和社會效益。