水轮发电机组主要故障及维护对策

2021-01-16严宇玺四川华电金川水电开发有限公司

环球市场 2021年35期

严宇玺四川华电金川水电开发有限公司

经济的迅速发展使得人们对水能的需求显著提升，人们的生活与生产都离不开水能的开发。石油资源具有不可再生的特征，水能则在这一方面相较石油资源有显著优势。随着技术的发展与成熟，水能资源被迅速开发并广泛应用。水轮发电机组在水力发电过程中扮演着关键角色，水轮发电机组起着转换能量的作用，直接决定水电厂的运行状态。为保证水电厂正常运行，管理主体应当定期诊断水轮发电机组的状态，并及时维修出现故障的部分，以良好的监管意识推动水电厂的正常运转。

一、水轮发电机组的结构及工作原理

水轮发电机时复杂的运行系统，发电机由细小而零碎的部位构成，这些部位依靠细碎的零件运转，主要包括导轴承、制动器、机架等。其它的零件设备又被包含在这些设备当中，如钉子是由铁芯、绕组、机座等部件构成的，而在实际应用中，操作人员会根据运行的需求和制造条件对发电机进行调整，使发电机的内部构成符合实际工作需求，达到运行标准。一般而言，水轮发电机采用密闭循环的方式运行，这种方式能够通过内循环冷却空间，保证机组平稳运行。

水轮发电机通常按照需求带符合，结合现实状况，还可能包括并网运行、单机运行等模式。除常见运行模式外，少数水轮发电机组会根据实际状况借助调速器进行调整，应用这种工具的发电组则要包含自动与手动运行模式。

二、水轮发电机组主要故障简述

（一）水轮发电机组电器部分主要障碍

从现实状况看，水轮发电机组在电器部分的主要障碍有：一是发电机组超负荷运行，在正常运行中，水轮发电机的定子电流达到额定电流1.1 倍后，系统便会提示警报。此时，技术人员应当对机组进行处理，保证发电机组的正常运行。二是转子接地的问题，发电子转子出现故障的情况可大致分为两种：一种是发电机的工作出现回路问题，据此可知故障点有电流通过。而发电机一点接地故障也可分为不同状况，包括永久、断续、瞬间接地，这些情况发生后回路中也不会产生电流，故障点也不会有电流通过。发电机励磁系统能够在短时间内持续运行，但由于一点接地状况的存在，正负极会发生改变，从而导致两点接地问题的出现。最终，转子失衡，出现过热或震动问题。

2013 年，湖北黄龙潭水力发电厂的一号机定子线圈数为396 个，中性引线和主引出线各有三根，额定电压为13.8kV。1 号机组从开始运行至2013 年一直运行良好，但从2013 年开始，该发电机的定子绝缘出现问题，表现为A、C 两相直流泄漏电流出现数值偏大状况。这一问题给整个机组的正常运行造成阻碍，幸而在维护人员的严密排查下没有造成严重后果。这启示着维护人员强化对定子的检查，通过密切排查消除安全隐患。

（二）水轮发电机组机械结构部分主要障碍

机械结构部门存在障碍的原因有许多，问题主要集中在三个方面：一方面是发电机出现强震现象，但在实际运行过程中，此类问题并不明显，通常难以被技术人员及时发现。强震问题甚至被视为常规问题，强震现象可能给机组带来消极影响，导致不同零部件使用寿命缩减。二是空蚀现象，发电机组一旦出现空蚀现象，许多零部件会被损坏，进而造成整个发电机组的严重损伤。发电机组的损伤与修理程度有着直接关系，技术人员必须清除空蚀问题，保证机组的安全运行。三是电网的稳定性问题，我国技术的高速发展使得发电机组广泛应用于电网中，这推动着发电量的整体提升。然而，从实际调查数据可知，水轮发电机组的检修实践和次数正在大幅度减少，一旦出现故障，水轮发电机组便无法运行。这意味着电网的稳定性差，应当采取多种举措强化维护管理环节，提升电网稳定性。

三、水轮发电机组维护对策

（一）强化日常维护工作

日常维护使保证水轮发电机组顺利运行的关键步骤，也是发现故障的重要渠道。水电站运行时，定期维护设备有助于排除潜在风险。为提升水电站排除风险的能力，管理主体应当制定严格而完整的制度，对日常维护工作进行严格规范。

例如，实现日常维护管理工作的信息化，提升管理工作的系统化水平。开始每日排查工作前，首先明确不同机组部分的维护人员，了解不同维护人员的主要责任及具体的排查规划，避免出现工作内容重复的现象。管理主体应当结合不同维护人员的规划对其排查方案进行优化，注重对水轮发电机组运行细节的检查与维护。与故障排查工作相关的制度安排应当做到精简、细化，将水轮发电机组可能出现的各类问题包含在内，保证维护人员遇到难以解决的问题时，现有制度能够为他们提供一定指导和保障。其次，维护人员在日常维护机组设备时需全面了解水轮发电机组的状况和机组运行的现实环境，按照合理周期清扫水轮发电机组。水轮发电机组周围应当保证无积水，维护人员在清扫发电机组时不仅要注重机组本身的清理，还要注重周围环境的塑造。最后，一旦发现水轮发电机组存在故障，维护人员应当及时上报并采取措施排除故障。如更换磨损频率高的设备，更换部分出现锈蚀状况的设备，对这些容易出现故障的部分，维护人员需提升保养频率，以此保证机组正常运行。此外，一旦出现异常状况，如设备轴瓦损坏、联动异常等现象，应当进行系统化的故障排查，了解与这一现象有关的零部件状况，从整体的角度出发解决水电站水轮发电机的故障问题。传统的维护体系中，维护人员只关注水轮发电机局部问题的解决，而没有从宏观的角度出发探究问题产生的原因。这导致一个环节的问题得到解决，另一环节则出现新问题，维护效率并不高。将宏观理念渗透在维护过程中有助于解决这一问题，从系统的角度出发探究水电站的状况，防止由于需要频繁维修而导致发电机难以顺畅运行。

（二）升级水轮发电机组维护相关技术

维护人员在检验机组设备的过程中，必须将全部的发电机组及设备连接线拔出，避免出现安全事故。总之，应当根据水轮发电机组实际运行中电压的高低合理选择摇表设备。水轮发电机的运行电压达到标准则表明摇测具有一定准确性、合理性。随后，维护人员可借助绝缘电阻摇测控制发电机组不同组成部分的绝缘参数，提升管理过程的系统化程度，并使绝缘参数控制在合理范围内，保证水轮发电机组的正常运行。

面对水轮发电机组出现的高温故障，技术人员可探究出现温度异常现象的主要原因。通常情况下，水轮发电机组会在长时间的运行中出现温度异常状况，温度不断升高的现象得不到及时处理，机组运行可能出现重大事故。技术人员需建立防范意识，发现水轮发电机组超负荷运行的现象时，必须提升安全意识，引起重视并对额定值进行调整。此外，测温装置的性能也可能导致温度异常的现象出现。技术人员需调整测温装置，将测温装置中的故障部分排除，并通知专业人员检查、维护测温装置，弱化温度异常对设备运行带来的影响。部分机组的冷却水压存在性能问题，由冷却水压所造成的温度异常应当对水泵进行检查，同时冷却备用水，控制水泵水压，降低由于高温而导致水轮发电机组故障的可能性。

面向发电机冒烟的状况，技术人员需迅速找到具体的冒烟位置，研究发电机冒烟的可能原因。切断电源是防止冒烟现象扩散的第一步，切断电源后，技术人员需暂停水轮发电机组的运行，排查链接线路、电源开关可能存在的问题，通过建立完善的连接线路网络保证通常的稳定性，并维护电源开关的正常工作状态。冒烟设备的维护也是降低安全风险的重要方式，技术人员要及时更换冒烟设备可能存在的故障，在检修后对冒烟设备进行测试，保证设备的正常运转。在保证设备能够正常运转的前提下才能继续使用该设备，维护设备运行安全。

值得注意的是，技术人员在检修设备时应当明确自身岗位职责，明确不同维护工作的技术要点，避免出现频繁拆卸、维修的状况。频繁的拆卸和维修可能导致水轮发电机组的正常运行受阻，且为减少水电站产生损失的可能性，技术人员应仔细阅读过往的检修报告，合理预测未来可能出现的事故。在大数据被广泛应用于管理过程中的背景下，技术人员可借助大数据分析预测未来可能出现的状况，并据此缩短或延长检修时间。一般情况下，机组人员不得频繁、随意修改原有检修方案，在应用大数据进行管理的前提下，机组人员修改检修方案的过程都会被记录在数据后台，这边提升了管理的有效性。一旦出现检修问题，数据后台能够及时反映，这便提升了维修的机动能力。

（三）密切监测水轮发电机组运行状况

检测水轮发电机组的运行状态能够减少其产生故障的概率，当前，检测水轮发电机组运行状况的方式有许多，大多数方式依赖于网络信息技术，因而具有较强的前瞻性。然而，在当前形势下，技术人员应当明确实践与数据相结合的检测思路，不能盲信数据检测结果，而要结合本地区水轮发电机组的状况排查故障。大数据系统频繁通报同一问题时，技术人员应当引起高度注意，进入水轮发电机组运行的实际场景进行考察，了解发电机组的运行状况。检测过程中，建立和检测有关的机制尤为必要。不同技术人员负责的检测领域不同，关键是要对不同领域的检测工作进行合理安排，保证不出现低效检测的状况。相关制度规定应当能够提升检测工作的科学性，保障水轮发电机组被全天候检测，并且能够长时间稳定运行。

提升监测水平的关键在于强化技术人员培训，各单位在培养人才的过程中应当以高标准，严要求来培养技术人员。其次，技术人员进入岗位后，各单位应当为其提供继续培训、教育服务，保证技术人员的技术水平处于动态发展的过程中。专项培训将推动技术人员的技术水平朝着高精尖的方向发展。最后，技术人员应当充分了解新型设备和技术，这意味着各单位需为技术人员创造接触新机器、新技术的机会，并培育他们熟练操作新设备的能力。