水轮发电机组常见故障及维护措施研究

刘纲

摘要：水电厂水轮发电机组是比较复杂的，其中涉及电气以及机械两个部分，并包括水系统、气系统以及油系统等辅助设备。水轮发电机在实际运行过程中会受到诸多因素的影响，容易出现故障，使得水轮发电机组的运行受到限制，不能正常供应电能。文章对水电厂水轮发电机组常见故障及维护进行了探讨。

关键词：水电厂;水轮发电机组;常见故障;机组维护;电力系统

当前社会经济稳步提升，水电厂的建设也逐渐加强，水电厂的工作任务基本上是靠水轮发电机实现的，如果水轮发电机出现故障，将影响整个水电厂的安全生产。水轮发电机作为一种机电设备在长期的运行状态下是无法避免故障出现的，因此在水电厂中，就需要明确水轮发电机组常见的故障，并积极有效地检修维护。检修人员也需要强化自身的能力水平，及时发现故障并排除，使水轮发电机组能够稳定、安全运行。

1 水电厂水轮发电机组的构成及原理

水电厂的水轮发电机组主要是由定子、转子以及励磁装置构成的。其中定子中包括定子机座、定子铁芯以及隔震结构。转子中包括主轴、轮毂、轮臂、风扇、磁轮、磁极、端压板以及制动阀板等。

由于水电厂水轮发电机组的导水机构在关闭时需要一段时间，因此为了避免关闭时水轮发电机的机组转速提高，就需要保证水轮发电机转子的转动惯量足够大。

这就导致水轮发电机的转子比较笨重，发电机运行时，机组中的励磁绕组需要通过直流电流进而形成磁场，供水轮发电机运行需要。励磁绕组提供的系统中主要涉及励磁电源、调节器、绕组等设备，可以称作励磁装置。

水轮发电机中，水轮机带动转子，将励磁电源以及励磁绕组提供给发电机，使得水轮发电机中定子与转子之间出现气隙，也就是旋转磁场，被称为水轮发电机的主磁场。该磁场依据时间的正弦规律进行变化，如果水轮发电机的主磁场与定子绕组需要切割时，定子绕组中就会出现正弦交流电动势，并且随时间发生变化，进而进行发电。

2 水电厂水轮发电机组的常见故障

水电厂水轮发电机组在运行过程中，由于发电机自身和环境等因素的影响，容易出现一些故障。比如发电机工作时参数出现变化，超出正常工作范围等，虽然出现这种情况不会给发电机造成严重的影响，但是如果发电机长时间带着故障运行，就容易出现工作误差，将造成极为不利的后果，发电机的运行安全也会受到威胁。

2.1 电气部分的故障

首先，水轮发电机超负荷的工作。水轮发电机运行时，如果定子电流大于额定1.1倍，就会打破发电机的超负荷保护，出现报警提示。需要水电厂的工作人员处理问题，保证发电机能够恢复到正常的工作状态。若水轮发电机组在实际运行中没有问题，需要减少发电机发出的励磁电流以及无用功率。如果水轮发电机工作中适用的功率比较低，又需要保证发电机功率因数处于正常范围，就需要减少发电机的功负荷。减少发电机励磁电流依旧不能将定子电流的值降到规定范围内，也可以采用上述方法。水轮发电机组在工作过程中如果系统出现的问题，短时间内发电机是可以超负荷运行的，但是超出的范围需要保证控制在厂家规定的范围内。

其次，发电机转子接地。水轮发电机组转子出现的故障主要有两种：一种是转子一点接地;另一种是转子回路两点接地。转子回路两点接地就是在发电机工作过程中出现回路，电流会流经故障点。而一点接地的转子在发电机工作时不会出现电流回路，电流不会通过故障点。发电机组的励磁系统在短时间内还是可以正常工作。但是水轮发电机组是一点接地，因此会改变发电机转子的正负极，进而出现转子两点接地的问题，转子的作用无法充分发挥，使得水轮发电机组的转子过热，或者是出现震动等问题。

再次，水轮发电机温度过高。在实际运行中，水轮发电机组中的定子、转子以及铁芯等都会出现温度过高的情况，需要技术维修人员对过热现象及时检查处理。

最后，定子接地问题。水轮发电机组的定子接地问题可能是定子绕组出现回路或是直接对定子绕组回路连接的单相接地出现短路。定子接地可以分为三种，即瞬时接地、断续接地和永久接地。

2.2 机械部分的故障

首先，发电机出现了强震的情况。水轮发电机组在运行过程中经常会出现发电机强烈震动的情况，由于这种问题没有明显的特征，因此不容易被发现，要排除难度就比较大，发电机强烈震动会影响其正常运行，并且导致水轮发电机组机械零部件等的使用寿命缩短。其次，发电机的电网稳定性。当前科学技术水平逐步提高，电网中水电厂水轮发电机组的数量也逐渐增多，水轮发电机组的年平均发电的时间增加，但是检修的时间以及次数却减少，如果水轮发电机组出现问题导致停机，将造成极为严重的经济损失。

最后，水轮发电机出现空蚀的情况。如果水轮发电机出现空蚀的情况将使机组零件受到严重的损坏，这也是水轮发电机出现问题的重要原因。水轮发电机出现空蚀的情况会降低水轮发电机的经济性以及安全性，因而机组零件的受损程度将对水轮发电机修理的程度产生影响。

3 水電厂水轮发电机组的维护策略

通过对水电厂水轮发电机组常见故障的分析，要处理故障就需要做好水轮发电机的检修与维护故障，及时分析水轮发电机组运行中的隐患，及时对破损的零部件进行更换，保证水轮发电机组能够正常运行。

3.1 科学地检查水轮发电机组

要使水轮发电机组的故障发生几率减小，就需要及时对发电机组进行检查，具体如下：明确水轮机的外壳有无开裂，是否完好，螺栓连接是否牢固。调速器、传动装置等是不是能够灵活地运行，与联轴器有效的连接，传动带的接头是牢固的，其松紧度也能够与发电机的运行需要相适应。对全部的阀门以及导叶进行检查，保证其处于正常开关状态。各个轴承以及润滑的位置按照要求润滑，油质以及油面都满足实际需要。

电气设备检查如下：保证发电机以及控制屏的接线是安全的，检查绝缘是否存在破损。将发电机的转子转动，观察判断是否存在异常的撞击和摩擦声响。检查电刷与换向器之间的接触是否良好，保证电刷的压力合适，刷握过程中检查各个开关能否灵活地分合，将全部熔断器的熔体插上。控制屏上面的开关位置是正确的，发电机是空载状态的。

3.2 强化水轮发电机的维护

结合水轮发电机组的实际情况，定期进行清理，使水轮发电机组干净整洁，周围没有杂物和积水，并将影响水轮发电机组正常运行的问题及时处理。要定期对压油装置的油泵进行切换，避免电动机受潮。定期给调速器杠杆连接位置注油，避免出现锈蚀的情况。汽水分离器也需要定期清扫、放水，避免有杂物将其堵住。备用机组要进行橡胶水导轴承备用润滑水的投入试验。为蝶阀轴承定期注油。如果河流中泥沙比较多，还需要对轴承、转轮以及导叶等受泥沙磨损情况进行观察。如果是北方的水电厂，还需要避免冰冻损坏水轮机的转轮叶片。

3.3 提高管理人员水平

要定期对水电厂的技术以及管理人员进行教育培訓，使其掌握更加丰富的理论知识，能够对发电机组中出现的故障科学分析，提高其操作水平以及技能。教育培训过程中，对于养护、检修、故障处理等不同工作人员制定针对性的培训计划以及活动，可以开展现场的技术问答、讲座、实际操作、基本功表演等。通过老带新的方式培训新进入水电厂的工作人员。在对发电机进行监督管理时，还需要完善的管理制度以及值班方式，有专门的工作人员负责，并对其具体分工。在现场运行的章程中需要明确规定“无人值班，少人值守”管理制度设备巡回检查制度。

4 结语

总而言之，水轮发电机组的正常运行对于水电厂而言有着极为重要的影响，水电厂能否安全运行在很大程度上受到水轮发电机的影响，因此必须要提高对水轮发电机组的管理，使水电厂的效益能够顺利实现。在实际运行过程中，由于各种因素的影响，水电厂水轮发电机组会时常出现故障，这就需要水轮发电机组的运行人员能够在日常工作中对发电机组进行及时的检查与维护，按照相关的标准以及规定运行机组，在实践工作中总结经验教训，及时发现发电机组运行中的隐患、故障，并及时维修，使水轮发电机组能够长时间安全稳定运行。

参考文献

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