水电站机械常见故障检修技术的应用

2021-11-09李牧星

探索科学(学术版) 2021年10期

李牧星

湖南省水运建设投资集团有限公司土谷塘航电枢纽分公司湖南长沙 410000

社会发展下生产生活中用电需求量加大,电能供应压力加大。水力发电作为清洁发电方式为社会供应了大量电能,其发展受到国家重视。作为水力发电的核心,水电站的运行状态对整个发生作业情况有着直接影响。但在其运行过程中,由于机械故障问题往往影响到正常发电,因此要保障水电站良好运行,必须处理好其使用中机械问题,科学有效利用检修技术排除机械故障,确保其工作性能良好、延长使用寿命。

1 水电站机械故障检修类型

水电站机械检修方式主要有四种,根据不同的故障类型采用不同的检修方法。检修的内容包括水力机械设备、供配电设备、辅机系统、通信系统和其他各类机电设备检修维护,全面涵盖了水电站各项系统和设备,主要目的是通过检修维护保障机械、系统和水电站稳定运行。

1.1 故障检修

故障检修往往为事后检修,存在检修事件紧迫、设备异动明显的情况,因此对水电站的正常运转影响比较严重,不仅容易造成严重损失,且会影响到工作人员心理,在事故发生前应及时察觉,并尽量避免其发生。

1.2 定期检修

定期检修属于预防性检修措施,以时间为基础根据设备磨损、老化规律等事先确定检修等级、项目、时间间隔和检修方式等。具体检修过程中,检修人员主要对相关机械设备可用性进行核查,以及时检测、处理其隐患。一般利用春秋季用电低峰期进行检修,这种检修方式由于其低成本时间段优势,因此是行业内常用维修方式。

1.3 优化维修

优化维修的作用是对水电站机械故障和设备质量问题根本原因作出详细解析、在对故障成因明确后,有针对性的改良机组机械设备技术、性能,提高人员水平。比如水电站供水体系改造,通过优化供水系统和冷却装置,可以有效提升机械设备性能。要注意这种检修方法要求作业人员具备较高层次专业水平,只有较高的人员整体水平才能起到降低事故率、延长机械使用年限的效果。

1.4 状态检修

各类机械设备在经过长期运行后,会产生不同程度损耗从而改变其部分参数。状态检修就是检修人员结合运行人员对机械设备实时观察的结果,掌握其变化状态中相关参数情况,判断机械设备是否可继续投入使用,并在即将出现故障前及时采取措施加以解决[1]。

2 水电站机械常见故障检修技术的应用

2.1 主阀常见故障检修

（1）开启时取法平压。开启主阀过程中为减小操作力和震动,使机组平稳启动,应平压静水开启。但在实际操作后可能出现无法实施平压的情况,常见原因就是导叶未关严泄漏严重、蜗壳排水阀未关严、堵塞旁通管路未开启手动阀等。在检修中主阀全关、活动导叶,要将杂物清除、全关导叶。检查蜗壳排水阀和旁通管各阀门,确保其位置正确。根据实际情况确认主阀止漏盖是否缩回,活门为自由状态需手动将主阀开启。

（2）手动开关不动作。发生该故障一方面可能是操作油压比较低,一方面则可能是堵塞油压阀、操作电磁阀。以及油路短路。如果是油路短路问题,则会不断降低压油装置,主阀无法动作。检修中要检查油路阀门,确认其是否正确。电磁阀执行往返操作,无法正常开启的情况下操作要停止,将电磁阀更换好。油路短路则先复归操作之后检修,无法关闭主阀需停机处理,处理好之后机组才可再次启动。

（3）自动开关不动作。发生此故障除了手动开关不动作原因外,还可能是以下原因引起的。首先是操作电源断线、熔断器熔断、电磁阀线圈烧毁等,其次是没有输入压力与行程开关,自动开关基本条件不具备。检修中需检查熔断器容量是否满足要求,不符合要求则需更换熔断器,然后试合。检查压力开关阀门是否开启,以及行程开关变位情况。导叶全开情况下需手动开关,并检查主阀。

2.2 调速器故障检修

（1）主配压阀发卡。在主配压阀发在卡开启侧,导叶会被开到最大,此时并网机组过负荷导致未并网机组异常过速。如果在关闭位置发卡,此时导叶全关,并网机组会调相运行,未并网机组直接停机。如果发卡位置在中间,则调速器无法正常开关导叶,机组故障会导致跳闸、机组过速,静止情况下此故障难以及时发现,增减导叶开度则会发现该故障。对此检修中,如果主配压阀在开启侧发卡主阀将关闭,如果发卡在关闭和中间两个位置则需敲击机组、反复增减冲击,未并网机组在停稳后执行上述操作。

（2）反馈中断。水电站调速器反馈方式有两种,即自复中式、机械复中式。自复中调速器只能在机械开限回复中使用反馈钢绳,而机械复使用的反馈钢绳,其作用主要是回复主配压阀和抵消负反馈。反馈钢绳断裂会产生严重后果。并且电气反馈中拉杆断裂、脱开也会造成严重影响。检修中机械反馈钢绳断裂的情况下机械液压系统无法回中,有增调节信号则情况与主配压阀开启侧发卡相似。有减调节信号则类似主配压阀关闭侧发卡的情况。因此前者需关闭主阀,后者需敲击并网机组并反复增减冲击。如果发现反馈钢绳断裂,则需关闭主阀后再进行其它处理,不可擅自操作调速器。

（3）调速器抽动。此情况下表会引发负荷波动影响机组正常并网,并网中冲击电网,引发烧毁压油泵等事故。产生抽动的原因,一是引水系统压力大幅波动,二是调速系统管路进气量大,三则是选择了错误的调节参数以及电气部分故障。检修中,应先停止全部并未操作切换为手动方式,调整压油装置油面到正常状态。长时间停机后,要采用手动方式适当活动调速器关闭主阀,再重新启动。由专业的电气班组人员对电气部分检查,确认是否由于电气故障引发抽动。

2.3 发电机故障检修

（1）绝缘设置失效。发电机绝缘设置失效会影响到发电机运行,引发安全事故。其失效主要为主绝缘损坏、绝缘损坏。如果发电机设计制作环节不足或者工作条件不好,则会损坏主绝缘,需要通过加固铁芯、避免电腐蚀来进行解决。如果铁芯稳固性较差,需要将线圈槽楔打紧,或者向绑扎好的无纬玻璃丝喷洒环氧树脂进行加固。如果励磁系统直流回路、交流回路中设备故障、两次接地,则会导致发电机转子绝缘失效。此时需检查回路查找故障点,然后将漏电电源绑扎或者更换。励磁系统两次接地其导电环表面需减少飞边,并且将罩壳中污渍清理干净,引线接入电极方向也要改变。

（2）机组温度过高。机组温度过高比较常见,主要是定子和转子电力、通风系统运行等出现问题。故障检修中需根据运行状态下发电机电负荷、定子电力密度判断热负荷是否正常,采取措施进行解决。排除了第一种因素,则需计算发电机运行中空气冷却器带走总损耗、总换热容量,后者比前者小,机组中需加设空气冷却器防止机组过热。此外,通风系统故障导致发电机组温度过高,可以改造风扇、挡风板结构,使系统散热能力加强[2]。

2.4 变压器故障检修

（1）油位异常。变压器油位异常会导致故障,因此需检查判断其油位是否过高或过低,采取措施将其控制到一定范围。冷却器故障则会导致油位过高,原因主要是堵塞了冷却器导致油液无法流通而升高。加油量过高则会导致油位过高,需要将多余的油放出、清理污垢,以解决问题。油位过低则将油量不足,出现漏油现象则需尽快修理,瓦斯保护不可从跳闸改为信号。

（2）铁芯过热。变压器铁芯关系着电磁性能,存在形式为闭合磁路,需依托铁芯布置线圈。变压器中铁芯过热为常见问题,主要原因就是电源电压过高、绕组短路、铁芯接地等,需细致排查故障原因[3]。电源电压问题则需根据其实际情况适当调低,铁芯飞边则需打磨光滑其表面,绕组短路故障应加强其绝缘性能。堵塞油道则需清理干净其中的杂质,使其保持畅通。铁芯接地故障应选择紫铜片替换原先接地片,将裸露在外部分用绝缘物体包裹住。