大中型水利工程机电设备常见问题探讨

2012-08-15吴志强南水北调中线建管局河南直管建管局

河南水利与南水北调 2012年14期

□吴志强（南水北调中线建管局河南直管建管局）

引言

随着社会的不断进步与发展，以及全国大范围内对水利工程需求的不对攀升，促使着大中型的水利工程不断地被修建，而大量修建水库、水闸、水电站泵站等水利工程，不仅可以取得良好的经济效益，同时还可收获更多的社会效益。但是随着水利工程的日渐增多，也出现一些问题，特别是对水利工程起着重要作用的机电设备问题是值得相关人员认真研究与探讨的。在水利工程机电设备从安装、调试到运行、维护这一系列过程中，对于整个水利工程来说，如何处理并管理好水利工程机电设备在一定程度上决定了水闸、泵站、水电站等水利水电工程能否安全地运行、发挥良好的经济效益。因此，如何提高设备的完好率、利用率、安全性、使用寿命，降低工程成本，确保机械设备长时间处于正常运转的良好状态，结合设备本身性能和实际工作经验总结归纳的解决方案是本文即将要分析的重点问题。

1.水利工程及水利工程机电概述

所谓的水利工程是指通过对自然界的地表或地下水的控制与调配，以此控制水流达到除害兴利、防洪涝灾害的目的而修建的工程。而早在远古时代就已有大禹治水的典故,充分说明了水利工程的重要性与实用性。水利工程机电设备是用于水利工程开发建设的一系列大中小型设备，例如闸门、水轮机组等等。

2.大中型水利工程的机电设备施工设计注意要点

2.1 工程施工前准备注意要点

水利工程施工前，特别是在施工图设计阶段，必须安排除了具备专业的机电安装知识外，还必须具备一定土建知识的机电安装专业设计工作人员来进行设计，必须联系实际的土建结构来实现相应的技术要求，并在土建结构图中反映出来。例如通风设备构件、电缆孔洞、主机组地脚螺栓孔洞的预留，穿墙管道、线路固定件以及电气设备的预埋等等。

2.2 工程施工阶段的注意要点

第一，在施工阶段，机电设备安装工人必须能看懂相关土建的施工图纸，了解土建施工进度每一个阶段的计划和施工情况，与此同时，土建施工技术人员也应熟悉机电安装的施工图纸。管道与电缆支架、电缆桥架等预埋件应在土建封模前安装到位。

第二，机电安装专业的施工员必须及时配合土建做好电缆管及辅机进出水管道、防雷接地、大型机电设备安装所需吊环等设备的预埋。而机电安装人员还应配合土建施工进度，及时做好各种管道、土建施工图纸上未标明的预留孔洞及在底板基础垫层内预埋管线的施工。

第三，当土建与安装的施工方案相互矛盾并产生影响时，需要土建与安装在拟定各自施工方案的同时，要考虑对方的施工内容及程序，相互协调配合好，保证施工质量和施工工期。

第四，要求在汛前完工的工程，土建与安装部分都要加班加点，争取时间，保证工期，进行交叉施工作业不可避免，需要牺牲一定工期来协调好重要的机电设备安装。

第五，在机组安装时，不仅需要安装场地干净整洁、空间大，对于一些特殊的机电设备的安装，如机组校核同心、主机组安装时还需要安静无风、无尘、无雨等条件。

3.大中型水利工程的机电设备几类常见问题

3.1 闸门

3.1.1 闸门闸孔液压不平衡，继电器设备陈旧

闸孔由于左右两边操作杆液压分配不平衡，电气开度仪故障频繁，多次调整试验均不能解决问题，一直无法正常运行。后经更换主要的液压部分设备，并配合溢流坝监控系统的实施，对电气控制系统的设备也进行了更换，实现了正常操作。而水闸运行一段时间后，以往配备的继电器逻辑控制比较陈旧，导致频繁出现故障，需要及时更换，增设较为先进的计算机监控系统，确保弧形闸门控制的可靠性与灵敏性。

3.1.2 操作频繁促使支角座不灵

例如，共设置了2孔溢洪道，闸门为弧形闸门，采用液压启闭机操作的梅州市清凉山水利枢纽工程，结合清凉山的洪水调度属于小库容调大洪水这种特例，汛期闸门的操作较为频繁，弧形闸门的支角座未有良好的润滑。因此，将原来用油杯加油的方式改为润滑效果较好的干油泵定期打油方式。

3.1.3 排漂门油缸左右偏差大

对于不少的水利工程闸门来说，特别是一些大中型水利工程，通常采用的是液压启闭机操作。而这种操作在投产初期，会导致排漂孔由于左右两边操作杆液压分配不平衡，电气开度仪故障频繁，引起排漂门左右油缸偏差太大，操作时发卡，闸门无法正常运行。可根据实际情况，配合溢流坝监控系统更换主要的液压部分、电气控制系统设备的更换，实现了正常操作。

3.2 水轮发电机组

3.2.1 发电机内部油雾重，组合轴承漏油

出现这类原因通常是由于组合轴承端盖的密封不当，发电机的大轴法兰和镜板连接螺栓橡皮密封圈未起到作用而造成的。此时，油会顺着螺纹流出，出现严重的油雾现象。此时，需要及时更换轴承盖的密封圈，加一个铜氆在大轴法兰与镜板连接螺栓的部位进行止漏。

3.2.2 产品质量不过关，定子引出线电缆的外表皮破裂、温升过高

当定子的引出线电缆出现多处的纵向表皮破裂时，虽然可通过临时包扎并在电缆支架垫以橡皮避免两点接地，更重要的是严把质量关，及时更换合格产品。而发电机定子在运行一段时间之后，因线圈高速运转而导致温度过高，需要通过拆除挡风板、封堵风道，调整冷却风机的风扇叶片角度，加大风机马达容量来改善定子温度，延长其使用寿命。

3.2.3 大轴的位移过大，轴流机组的叶片扭矩及变形

由于水推力的作用，促使水轮发电机组在运行时，其会因推力轴承支撑件的刚度不够而产生变形，而机组转动部分往下游方向产生较大的轴向位移，使得水导轴承与轴承盖发生碰刮，发电机的转子制动环与制动夹钳发生碰刮，主轴密封转动环与平面密封环产生较大间隙而出现甩水、漏水等现象。一旦出现该现象，为使得轴向位移减小到安全范围，可在管形座上的每块肋板处加焊一定支撑进行改善。

而对于中型电站来说，除了转桨式机组外，其轴流式机组还运行着很多定桨式机组。当运行工况偏离最优区时，定桨式机组转轮叶片冲角会发生变化，或当转桨式机组协联关系不正确时，转轮叶片不再具有无撞击进口，水流对叶片就会产生冲击。随着作用在叶片上负荷的变化，由此而导致叶片扭矩变换出现变形。因此，必须通过提高叶片的加工工艺水平，采用优良的抗蚀材料、不锈钢材料进行数控机床加工，严格控制加工精度，确保后期叶片的安装质量。

3.2.4 机组冷却效果差，转轮接力器出现拉缸活塞两腔连通窜油事故

密闭循环冷却的机组冷却系统是通过冷却水由表面冷却器在流道中来实现热冷交换，达到相应的冷却效果的。可是一旦河水温度在28℃以上，特别是高温热天气时，期热交换的能力明显不足，会导致冷却水水温过高，促使油温、机组风温等都超过了报警值。但是，目前未有较好的解决措施，暂行的处理方式是采取限负荷运行。

转轮接力器出现拉缸活塞两腔连通窜油事故可通过拆卸检查进行解决，通常是由于油管连接锁片及其螺栓损坏，并掉入油缸而引起，以及外操作油管连接设计不合理而造成的。因此出现此类问题时，需要进行重新制作转轮接力器，加强设计的合理性与科学性。

3.2.5 小型电站机电设备设计缺陷

电站机电设备是一个整体系统，在有些小型电站存在机电设备位置设计不科学。如某水库小型电站进水管道入水轮机前只有工作闸门，而未布置检修闸门，造成工作闸门维修困难。此外，小型水电站在水轮机室主厂房与副厂房之间设立防爆混凝土墙，实际运行中作用不明显，但妨碍了机电设备的正常布置，使得设备的正常检修空间异常狭小，同时也增加了土建投资。