水电厂水轮机检修方式及能量问题分析

2019-01-28张源

中小企业管理与科技 2019年3期

关键词：小修汽蚀水电厂

张源

（大唐陕西发电有限公司石泉水力发电厂，陕西安康 725200）

1 引言

随着科技的不断发展，人们对电力需求越来越高。但是由于电力在发电过程中容易受到很多因素的影响，导致水电厂运行无法达到最佳状态。因此，需要对水轮机的检修方式及其能量问题进行分析，以提高水轮机检修的可靠性和准确性。

2 水电厂水轮机检修的组织和管理方式

不论是单机运行的水轮发电机组还是并网运行的水轮发电机组，都要求水轮的转速保持稳定。而由于水轮机的负荷不断发生变化，导致水轮机难以保证稳定的转速，从而造成频率不断变化，影响电能的质量。并且若是水轮机转速过大，可能会对其零部件造成不利影响。机组的输出功率与外界负荷密切相关，负荷的变化实时影响机组的输出功率，而机组的输出功率决定于水轮机的进水流量，水轮机的流量又决定于水轮机的导叶开度，因此，只有跟随外界负荷的变化来改变水轮机导叶的开度，才能有效保持水轮机转速的稳定，而调速器就是这一环节的关键设备。若是由于发电机跳闸系统负荷突然减少，都会造成水轮机的输出功率超出发电机的电磁力，从而导致发电机组转速不断提升。这时若没有及时关闭水轮机导叶，则很有可能由于过速而导致机组的机件发生损坏。关闭水轮机导叶这一步骤，也可以借助调速机来实现，更好地维护了机组的运行安全。另外，若是由于其他原因需要改变出力时，也可以利用调速器来完成这一步骤。

3 水电厂水轮机存在的故障及防范

一般情况下，水轮机在运行过程中时常会有汽蚀等情况的发生。若是没有及时检修其零件和设备，则还会由于叶片出现裂纹等情况，严重影响了水轮机的正常运行。特别是泥沙量较多的河流，水轮机过流部件遭到泥沙的严重磨损和腐蚀，表面甚至形成了凹槽及掉块，需要严格保证其的定期维修与更换。其中，可以通过改变水轮机制造精度或者优化转轮水力设计，从而有效防止汽蚀现象发生。

在水力设计过程中，首先应当留有充足的汽蚀安全裕量，并且对水轮机吸出高度进行准确计算，以确定安装高程数据的合理性；其次，应当尽可能保证水轮机的运行处于无空化的条件下，以减少水轮机的汽蚀。再次，应当确定合理的发电量，防止水轮机长期处于超负荷的运行状态。最后，若是水轮机机组设备已经发生了严重损坏，就必须对其进行大修或者扩修，这一过程的时间较长，需要机组停止运行，并将机组部件吊出机坑进行处理；若是水轮机机组破坏情况较轻，则需要定期对机组部件进行坑内停机检修（即小修）。

4 水电厂水轮机的检修具体措施

水轮机运行的可靠性与水轮机检修工作的质量密切相关。若是没有对水轮机进行定期检修或者检修质量较差，则无法完全排除设备中存在的运行隐患，甚至有可能导致水轮机发电效率降低或发生事故，从而影响整个水电站的顺利运行[4]。水轮机的检修主要分为事故性检修和预防性检修两大类。其中，水轮机突然发生事故导致无法正常运行时进行的临时性检修被称为事故性检修，其是无法预估的突发性情况；预防性检修则是为了防止水电机运行出现故障而定期进行的检修，预防性检修分为大修和小修。

4.1 水轮机的小修

水轮机的小修一般为一年进行一次，其主要安排在汛期的前后，不会对汛期的发电工作造成较大的影响。水轮机的小修包括易损零件的拆装、修复、更换以及日常维护等，工作内容较为简单，也不会花费大量的时间，但是仍然需要检修人员具备高度的责任心来完成小修工作，以保障水轮机的正常运行。

4.2 水轮机的大修

水轮机大修的定义是指在设备的运行周期内对其进行全面检查，以实现日常维护和小修过程中难以发现或无法解决的设备问题，以及对水轮机各部分的结构、技术参数进行全面修整[3]。水轮机的大修周期通常在设备的厂家说明书上有详细规定。良好设备的拆卸不但不利于水轮机的运行，反而可能会对其设备的运行性能造成不良影响，因此，若是其运行状况一直良好，且被认为在未来的相当长的一段时间内依然不会出现问题，则可以适当延长大修周期。大修通常在枯水期进行，水轮机的检修内容主要包括水轮机的转轮、各部轴承及其他一些项目，其中，转轮是最易发生损坏且对水轮机运行情况影响较大的部位，因此，转轮的检修是水轮机大修的主要项目，下文将对转轮的大修进行详细介绍[1]。

转轮是水轮机实现水流能量转换的核心部件，其质量在一定程度上影响着水轮机的工作效率。转轮的损伤主要发生在三个位置。第一，转轮叶片容易受到磕碰出现损坏。第二，转轮叶片背弧面出水位置容易受到汽蚀发生损伤。第三，转轮的止漏环发生磨损。若是叶片受到硬物出现损伤，需要对其进行校正或更换；对于转轮的止漏环磨损，可以使用不锈钢电焊条进行补焊修复；而对于转轮的汽蚀现象，需要尽可能减缓汽蚀的速度或是减轻汽蚀的程度。当转轮叶片发生汽蚀现象后，应当及时对其进行处理。对于小孔状的汽蚀，可以将紫铜丝打入针孔并锉光来修补叶轮。若是小孔连成片形成严重的汽蚀，则必须进行补焊。

5 加强检修管理，提高检修质量

水轮机的检修质量与水电厂运行效率有着十分密切的关系，因此，加强检修质量是推动水电厂良好运行的重要方式。水轮机检修工作的质量离不开良好的管理，在进行水轮机设备和零件的检修时，需要工作人员提高对机组的实际参数及结构特点等相关因素的重视，以有效将其运用于设计指标和设计参数中，合理进行考量。同时，检修人员需要不断提高自身的专业水平和综合素质，并严格按照相关检修标准规范自身行为，才能有效保障水轮机的检修高质量、高效率的完成，保障水轮机机组的运行稳定，充分发挥其功能优势。

水轮机的检修管理需要精准定位管理目标，有效保证专类故障专人解决，促使检修工作的质量和效率提升。比如，影响水轮机运行效率的因素主要是水轮机转轮叶片型线的变化、过流通道的磨损和止漏环间隙增大，因此，需要结合水轮机的能量指标，加强对这几个因素的质量维修和管理，从而实现设计标准做出还原性处理。

对于检修人员的管理方面，需要促使检修人员积极转变检修理念，提高检修工作的责任心以及对检修工作的新认识和觉悟，充分将水轮机的检修责任落实到个人，实行分级管理及监管，促使检修质量和检修预期目标保持一致。另外，水轮机的检修工作不只是简单的处理水轮机的相应故障，同时也包括完善水轮机设备的运行结构以及优化其运行环境，更重要的是检修人员应当始终将问题贯穿于工作流程中，探究问题根源，从根本上将问题解决，从而有效提高机组的利用效率，降低机组检修频率，进一步提高发电厂的经济效益[2]。