水轮发电机组常见故障及维护措施分析

2019-10-25李爱民

陕西水利 2019年9期

李爱民

（四川水利职业技术学院双合教学科研电厂，四川都江堰 611830）

随着科学技术的快速发展及社会经济的进步，我国城市化建设也取得了卓越的成就。现阶段，除传统不可再生资源提供电力资源外，利用风力、水力发电也成为我国电力资源的主要开发途径，其中水力发电因其技术成熟，开展难度小而被广泛应用。而水轮发电机组作为水电厂的重要机电能量转换装置，在水电厂的正常运行方面发挥着极为重要的作用。因此，判断检查水轮发电机组常见故障，并采取相应措施对其进行及时的维修维护，对于保障水电厂正常运行有着极为重要的意义。

1 我国水电站机组运行现状

1.1 水轮发电机组介绍

近些年来，我国经济以及城市基建取得了卓越的进步，为有效提供我国发展所需的电能，契合可持续发展、绿色环保发展的理念，人们开始将电能资源开发转向水力发电中。水力发电，不仅保证了发电的无污染以及纯天然，还能够源源不断的提供能量。因此，加强我国水电厂的快速发展势在必行。

水电厂水轮发电机组主要由定子、转子以及励磁装置组成。定子主要是通过铁芯、基座以及隔振装置的正常运行，从而达到稳定水轮发电机组的目的；转子由轮毂、风扇、主轴装置组成，主要是为保证水电厂水轮发电机组的运转稳定；励磁装置为笨重的转子的运行提供磁场，使得水轮发电机组转子与定子之间产生磁场，从而为转子的运行提供发电能量。

1.2 水轮发电机组检测的重要性

（1）现阶段，我国的电力发展已经进入到了大电网、自动化、高电压的阶段，水电厂不仅能够提供电力资源，还在电网调峰、调频方面发挥着重要作用。水轮发电机组是保证水电厂电能转换的重要装置，在保障水轮发电机组可靠性的前提下，要确保水电厂的正常运行。而随着我国对于电力需求的不断增加，水轮发电机组的容量也随之增加，对于水轮发电机组的运行状态提出了新的需求，为切实保障水轮发电机组的运行稳定，有必要对水轮发电机组进行定期的状态检测以及日常维护，确保能够在第一时间内发现水轮发电机组存在的安全隐患，降低因安全隐患带来的故障损失。

（2）随着我国对电力需求的不断增加，水电厂水轮发电机组的容量也会随之增加，用来保障市场和经济发展的需求。因此，及时发现水轮发电机组的故障，并对其作出相应的维护处理，能够从水轮发电机组的常见故障中积累经验，为我国大容量、高负荷的水电厂水轮发电机组的研究提供指导和帮助[1]。

2 水轮发电机组常见故障

水电厂水轮发电机组在日常使用的过程中，往往会由于自身容量增加以及外界环境因素导致出现某些故障。例如，由于水轮发电机组的工作参数没有维持在一个恒定的范围，导致水轮发电机组的运行参数高于正常的运行范围[1]。当运行参数高于正常范围情况时，尽管不能直接对水轮发电机组造成损坏，但是长时间在错误的参数下工作，会对计算结果造成一定的误差，从而严重影响水轮发电机组的运行稳定性。

2.1 温度异常故障

温度异常故障，是指水轮发电机组在正常工作的过程中，水轮发电机组的定子、转子或者铁芯都会由于漩涡现象而产生电流，进一步使定子等自身的温度逐渐上升，导致整个水轮发电机组的温度过高，很有可能引发水轮发电机组出现故障，甚至会使部分零部件熔融，进而引发意外事故的发生[2]，造成不可预计的损失。

2.2 甩油装置故障

水轮发电机组在运行的过程中，会出现甩油现象。甩油现象出现的主要原因有：①运行人员在水轮发电机组的油箱中加入超过阈值的油量，使得水轮发电机组在运行过程中，不可避免的出现油量过多而甩出的情况；②水轮发电机组的定子、转子以及励磁结构难以维持水轮发电机组的正常运转，使得水轮发电机组的运转幅度过大，超过了油箱内油的承受范围，导致甩油现象；③油箱质量不过关，油箱顶部密封不满意，使得油箱在随着水轮发电机组运行的过程中出现甩油现象。

2.3 机组并网受阻故障

发电机组并网受阻，是指水轮发电机组在运行过程中工作人员进行校准时，往往存在着电压、频率、相位等参数的异常，导致水轮发电机组的并网受阻。想要降低并网障碍，需要相关工作人员降低在运行控制中产生的误差，使得自动校准以及手动校准的各项参数尽可能保持一致，减少并网故障发生的概率。

2.4 发电机组转子故障

转子接地的故障类型分转子单点接地和转子回路两点接地。转子单点接地不会导致电流故障回路障碍，励磁系统在一定时间内能够正常运转，但是由于水轮发电机组单点接地，使得发电机组的正负极出现反转，进而会使得水轮发电机组的转子单点接地演变成两点接地，无法发挥正常的转动功能。

2.5 发电机组机械故障

发电机组的机械故障，主要包括发电机强震、电网稳定性降低以及水轮发电机空蚀等情况。发电机强震，是指由于水力原因导致发电机组出现强烈震动，发电机组的强烈震动一般不容易被发现，但是长时间的强烈震动会使得发电机组的零件寿命降低，影响发电机组的正常使用。水轮发电机组振动及其影响，可以通过水轮发电机组的振动情况分析发电机组的故障情况，见表1。

表1 水轮发电机组振动及其影响

与传统的水力发电站相比，现阶段的发电站机组数量较之于以前明显增多、且水轮发电机组的发电时间显著增加。传统的检修时间也难以满足现阶段水电厂的运行需求，因此，水轮发电机组倘若检修不到位导致电网障碍，将会严重影响人们的生活，造成严重的经济损失。

3 发电机组故障解决措施

3.1 科学监测机组运行状态

要减少水轮发电机组的运行故障，需要对水轮发电机组运行状态进行科学的监测。相关工作人员定期对发电机组进行检查。例如，检查发电机与控制屏的连接线是否安全，检查其绝缘层是否破损等等[3]，同时对水轮发电机组装置的灵活度进行检查，判断其是否符合标准。除此之外，分析发电机组的运行状态，判断其是否存在故障，从而及时的采取应对措施，避免造成严重的损失。水轮发电机组钉子铁芯温度监测示意图见图1。

图1 水轮发电机组定子铁芯温度检测示意图

3.2 提升工作人员的业务能力

为有效的提高水轮发电机组的维护水平，我国水电厂需要加强对先进技术的研究和学习，从而提升工作人员的整体素质水平。首先，在招聘的过程中，要加大对应聘人员的招聘标准；其次，应聘者入职之后要对其进行专业的培训，针对如何对发电机组进行养护、维修以及故障处理等进行专项培训，提升工作人员的整体理论知识水平[4]；最后，要定期组织工作人员外出学习，加强对新技术以及新型设备的了解和认识，并能够独自完成设备的熟练操作。

3.3 提高机组日常维护

在水轮发电机组正常工作的过程中，需要定期对水轮发电阻进行清理，保证水轮发电子组的清洁程度。此外，还需要对水轮发电机周围的积水进行清除，避免引发故障。当水轮发电机组出现故障时，应及时排除故障点，并采取有效的措施。在维护水电厂发电机组的过程中定期更换压轴装置中的油泵；其次，要定期在调速器杠杆连接处注入机油，避免发生锈蚀，保障发电机组的正常运行。最后，还需对汽水分离器进行定期的清扫，避免其出现堵塞等问题。