劉綱

摘要：水電廠水輪發(fā)電機(jī)組是比較復(fù)雜的，其中涉及電氣以及機(jī)械兩個(gè)部分，并包括水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)以及油系統(tǒng)等輔助設(shè)備。水輪發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)受到諸多因素的影響，容易出現(xiàn)故障，使得水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行受到限制，不能正常供應(yīng)電能。文章對(duì)水電廠水輪發(fā)電機(jī)組常見故障及維護(hù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水電廠;水輪發(fā)電機(jī)組;常見故障;機(jī)組維護(hù);電力系統(tǒng)

當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步提升，水電廠的建設(shè)也逐漸加強(qiáng)，水電廠的工作任務(wù)基本上是靠水輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，如果水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，將影響整個(gè)水電廠的安全生產(chǎn)。水輪發(fā)電機(jī)作為一種機(jī)電設(shè)備在長(zhǎng)期的運(yùn)行狀態(tài)下是無法避免故障出現(xiàn)的，因此在水電廠中，就需要明確水輪發(fā)電機(jī)組常見的故障，并積極有效地檢修維護(hù)。檢修人員也需要強(qiáng)化自身的能力水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并排除，使水輪發(fā)電機(jī)組能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

1 水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成及原理

水電廠的水輪發(fā)電機(jī)組主要是由定子、轉(zhuǎn)子以及勵(lì)磁裝置構(gòu)成的。其中定子中包括定子機(jī)座、定子鐵芯以及隔震結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子中包括主軸、輪轂、輪臂、風(fēng)扇、磁輪、磁極、端壓板以及制動(dòng)閥板等。

由于水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在關(guān)閉時(shí)需要一段時(shí)間，因此為了避免關(guān)閉時(shí)水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)組轉(zhuǎn)速提高，就需要保證水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠大。

這就導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子比較笨重，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組中的勵(lì)磁繞組需要通過直流電流進(jìn)而形成磁場(chǎng)，供水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行需要。勵(lì)磁繞組提供的系統(tǒng)中主要涉及勵(lì)磁電源、調(diào)節(jié)器、繞組等設(shè)備，可以稱作勵(lì)磁裝置。

水輪發(fā)電機(jī)中，水輪機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，將勵(lì)磁電源以及勵(lì)磁繞組提供給發(fā)電機(jī)，使得水輪發(fā)電機(jī)中定子與轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)氣隙，也就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，被稱為水輪發(fā)電機(jī)的主磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)依據(jù)時(shí)間的正弦規(guī)律進(jìn)行變化，如果水輪發(fā)電機(jī)的主磁場(chǎng)與定子繞組需要切割時(shí)，定子繞組中就會(huì)出現(xiàn)正弦交流電動(dòng)勢(shì)，并且隨時(shí)間發(fā)生變化，進(jìn)而進(jìn)行發(fā)電。

2 水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的常見故障

水電廠水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中，由于發(fā)電機(jī)自身和環(huán)境等因素的影響，容易出現(xiàn)一些故障。比如發(fā)電機(jī)工作時(shí)參數(shù)出現(xiàn)變化，超出正常工作范圍等，雖然出現(xiàn)這種情況不會(huì)給發(fā)電機(jī)造成嚴(yán)重的影響，但是如果發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間帶著故障運(yùn)行，就容易出現(xiàn)工作誤差，將造成極為不利的后果，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全也會(huì)受到威脅。

2.1 電氣部分的故障

首先，水輪發(fā)電機(jī)超負(fù)荷的工作。水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果定子電流大于額定1.1倍，就會(huì)打破發(fā)電機(jī)的超負(fù)荷保護(hù)，出現(xiàn)報(bào)警提示。需要水電廠的工作人員處理問題，保證發(fā)電機(jī)能夠恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。若水輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中沒有問題，需要減少發(fā)電機(jī)發(fā)出的勵(lì)磁電流以及無用功率。如果水輪發(fā)電機(jī)工作中適用的功率比較低，又需要保證發(fā)電機(jī)功率因數(shù)處于正常范圍，就需要減少發(fā)電機(jī)的功負(fù)荷。減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流依舊不能將定子電流的值降到規(guī)定范圍內(nèi)，也可以采用上述方法。水輪發(fā)電機(jī)組在工作過程中如果系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，短時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)是可以超負(fù)荷運(yùn)行的，但是超出的范圍需要保證控制在廠家規(guī)定的范圍內(nèi)。

其次，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地。水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子出現(xiàn)的故障主要有兩種：一種是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地;另一種是轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地。轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地就是在發(fā)電機(jī)工作過程中出現(xiàn)回路，電流會(huì)流經(jīng)故障點(diǎn)。而一點(diǎn)接地的轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電流回路，電流不會(huì)通過故障點(diǎn)。發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)還是可以正常工作。但是水輪發(fā)電機(jī)組是一點(diǎn)接地，因此會(huì)改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的正負(fù)極，進(jìn)而出現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地的問題，轉(zhuǎn)子的作用無法充分發(fā)揮，使得水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子過熱，或者是出現(xiàn)震動(dòng)等問題。

再次，水輪發(fā)電機(jī)溫度過高。在實(shí)際運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)組中的定子、轉(zhuǎn)子以及鐵芯等都會(huì)出現(xiàn)溫度過高的情況，需要技術(shù)維修人員對(duì)過熱現(xiàn)象及時(shí)檢查處理。

最后，定子接地問題。水輪發(fā)電機(jī)組的定子接地問題可能是定子繞組出現(xiàn)回路或是直接對(duì)定子繞組回路連接的單相接地出現(xiàn)短路。定子接地可以分為三種，即瞬時(shí)接地、斷續(xù)接地和永久接地。

2.2 機(jī)械部分的故障

首先，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了強(qiáng)震的情況。水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)的情況，由于這種問題沒有明顯的特征，因此不容易被發(fā)現(xiàn)，要排除難度就比較大，發(fā)電機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)會(huì)影響其正常運(yùn)行，并且導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械零部件等的使用壽命縮短。其次，發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)穩(wěn)定性。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平逐步提高，電網(wǎng)中水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的數(shù)量也逐漸增多，水輪發(fā)電機(jī)組的年平均發(fā)電的時(shí)間增加，但是檢修的時(shí)間以及次數(shù)卻減少，如果水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)問題導(dǎo)致停機(jī)，將造成極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

最后，水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況。如果水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況將使機(jī)組零件受到嚴(yán)重的損壞，這也是水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)問題的重要原因。水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)空蝕的情況會(huì)降低水輪發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性以及安全性，因而機(jī)組零件的受損程度將對(duì)水輪發(fā)電機(jī)修理的程度產(chǎn)生影響。

3 水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)策略

通過對(duì)水電廠水輪發(fā)電機(jī)組常見故障的分析，要處理故障就需要做好水輪發(fā)電機(jī)的檢修與維護(hù)故障，及時(shí)分析水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的隱患，及時(shí)對(duì)破損的零部件進(jìn)行更換，保證水輪發(fā)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。

3.1 科學(xué)地檢查水輪發(fā)電機(jī)組

要使水輪發(fā)電機(jī)組的故障發(fā)生幾率減小，就需要及時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢查，具體如下：明確水輪機(jī)的外殼有無開裂，是否完好，螺栓連接是否牢固。調(diào)速器、傳動(dòng)裝置等是不是能夠靈活地運(yùn)行，與聯(lián)軸器有效的連接，傳動(dòng)帶的接頭是牢固的，其松緊度也能夠與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行需要相適應(yīng)。對(duì)全部的閥門以及導(dǎo)葉進(jìn)行檢查，保證其處于正常開關(guān)狀態(tài)。各個(gè)軸承以及潤(rùn)滑的位置按照要求潤(rùn)滑，油質(zhì)以及油面都滿足實(shí)際需要。

電氣設(shè)備檢查如下：保證發(fā)電機(jī)以及控制屏的接線是安全的，檢查絕緣是否存在破損。將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察判斷是否存在異常的撞擊和摩擦聲響。檢查電刷與換向器之間的接觸是否良好，保證電刷的壓力合適，刷握過程中檢查各個(gè)開關(guān)能否靈活地分合，將全部熔斷器的熔體插上。控制屏上面的開關(guān)位置是正確的，發(fā)電機(jī)是空載狀態(tài)的。

3.2 強(qiáng)化水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)

結(jié)合水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際情況，定期進(jìn)行清理，使水輪發(fā)電機(jī)組干凈整潔，周圍沒有雜物和積水，并將影響水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的問題及時(shí)處理。要定期對(duì)壓油裝置的油泵進(jìn)行切換，避免電動(dòng)機(jī)受潮。定期給調(diào)速器杠桿連接位置注油，避免出現(xiàn)銹蝕的情況。汽水分離器也需要定期清掃、放水，避免有雜物將其堵住。備用機(jī)組要進(jìn)行橡膠水導(dǎo)軸承備用潤(rùn)滑水的投入試驗(yàn)。為蝶閥軸承定期注油。如果河流中泥沙比較多，還需要對(duì)軸承、轉(zhuǎn)輪以及導(dǎo)葉等受泥沙磨損情況進(jìn)行觀察。如果是北方的水電廠，還需要避免冰凍損壞水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片。

3.3 提高管理人員水平

要定期對(duì)水電廠的技術(shù)以及管理人員進(jìn)行教育培訓(xùn)，使其掌握更加豐富的理論知識(shí)，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)組中出現(xiàn)的故障科學(xué)分析，提高其操作水平以及技能。教育培訓(xùn)過程中，對(duì)于養(yǎng)護(hù)、檢修、故障處理等不同工作人員制定針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃以及活動(dòng)，可以開展現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)問答、講座、實(shí)際操作、基本功表演等。通過老帶新的方式培訓(xùn)新進(jìn)入水電廠的工作人員。在對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行監(jiān)督管理時(shí)，還需要完善的管理制度以及值班方式，有專門的工作人員負(fù)責(zé)，并對(duì)其具體分工。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的章程中需要明確規(guī)定“無人值班，少人值守”管理制度設(shè)備巡回檢查制度。

4 結(jié)語

總而言之，水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行對(duì)于水電廠而言有著極為重要的影響，水電廠能否安全運(yùn)行在很大程度上受到水輪發(fā)電機(jī)的影響，因此必須要提高對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的管理，使水電廠的效益能夠順利實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于各種因素的影響，水電廠水輪發(fā)電機(jī)組會(huì)時(shí)常出現(xiàn)故障，這就需要水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行人員能夠在日常工作中對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行及時(shí)的檢查與維護(hù)，按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)定運(yùn)行機(jī)組，在實(shí)踐工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中的隱患、故障，并及時(shí)維修，使水輪發(fā)電機(jī)組能夠長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 張生賢.水輪發(fā)電機(jī)組常見故障及處理措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（33）.

[2] 王瑤珉，施勇軍.水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見故障與維護(hù)[J].科技風(fēng)，2015，（6）.

[3] 陳德勇.中小型水電站水輪發(fā)電機(jī)組常見故障與檢修研究[J].機(jī)電信息，2015，（9）.