大中型水利工程機電設備常見問題探討

□吳志強（南水北調中線建管局河南直管建管局）

引言

隨著社會的不斷進步與發展，以及全國大范圍內對水利工程需求的不對攀升，促使著大中型的水利工程不斷地被修建，而大量修建水庫、水閘、水電站泵站等水利工程，不僅可以取得良好的經濟效益，同時還可收獲更多的社會效益。但是隨著水利工程的日漸增多，也出現一些問題，特別是對水利工程起著重要作用的機電設備問題是值得相關人員認真研究與探討的。在水利工程機電設備從安裝、調試到運行、維護這一系列過程中，對于整個水利工程來說，如何處理并管理好水利工程機電設備在一定程度上決定了水閘、泵站、水電站等水利水電工程能否安全地運行、發揮良好的經濟效益。因此，如何提高設備的完好率、利用率、安全性、使用壽命，降低工程成本，確保機械設備長時間處于正常運轉的良好狀態，結合設備本身性能和實際工作經驗總結歸納的解決方案是本文即將要分析的重點問題。

1.水利工程及水利工程機電概述

所謂的水利工程是指通過對自然界的地表或地下水的控制與調配，以此控制水流達到除害興利、防洪澇災害的目的而修建的工程。而早在遠古時代就已有大禹治水的典故,充分說明了水利工程的重要性與實用性。水利工程機電設備是用于水利工程開發建設的一系列大中小型設備，例如閘門、水輪機組等等。

2.大中型水利工程的機電設備施工設計注意要點

2.1 工程施工前準備注意要點

水利工程施工前，特別是在施工圖設計階段，必須安排除了具備專業的機電安裝知識外，還必須具備一定土建知識的機電安裝專業設計工作人員來進行設計，必須聯系實際的土建結構來實現相應的技術要求，并在土建結構圖中反映出來。例如通風設備構件、電纜孔洞、主機組地腳螺栓孔洞的預留，穿墻管道、線路固定件以及電氣設備的預埋等等。

2.2 工程施工階段的注意要點

第一，在施工階段，機電設備安裝工人必須能看懂相關土建的施工圖紙，了解土建施工進度每一個階段的計劃和施工情況，與此同時，土建施工技術人員也應熟悉機電安裝的施工圖紙。管道與電纜支架、電纜橋架等預埋件應在土建封模前安裝到位。

第二，機電安裝專業的施工員必須及時配合土建做好電纜管及輔機進出水管道、防雷接地、大型機電設備安裝所需吊環等設備的預埋。而機電安裝人員還應配合土建施工進度，及時做好各種管道、土建施工圖紙上未標明的預留孔洞及在底板基礎墊層內預埋管線的施工。

第三，當土建與安裝的施工方案相互矛盾并產生影響時，需要土建與安裝在擬定各自施工方案的同時，要考慮對方的施工內容及程序，相互協調配合好，保證施工質量和施工工期。

第四，要求在汛前完工的工程，土建與安裝部分都要加班加點，爭取時間，保證工期，進行交叉施工作業不可避免，需要犧牲一定工期來協調好重要的機電設備安裝。

第五，在機組安裝時，不僅需要安裝場地干凈整潔、空間大，對于一些特殊的機電設備的安裝，如機組校核同心、主機組安裝時還需要安靜無風、無塵、無雨等條件。

3.大中型水利工程的機電設備幾類常見問題

3.1 閘門

3.1.1 閘門閘孔液壓不平衡，繼電器設備陳舊

閘孔由于左右兩邊操作桿液壓分配不平衡，電氣開度儀故障頻繁，多次調整試驗均不能解決問題，一直無法正常運行。后經更換主要的液壓部分設備，并配合溢流壩監控系統的實施，對電氣控制系統的設備也進行了更換，實現了正常操作。而水閘運行一段時間后，以往配備的繼電器邏輯控制比較陳舊，導致頻繁出現故障，需要及時更換，增設較為先進的計算機監控系統，確保弧形閘門控制的可靠性與靈敏性。

3.1.2 操作頻繁促使支角座不靈

例如，共設置了2孔溢洪道，閘門為弧形閘門，采用液壓啟閉機操作的梅州市清涼山水利樞紐工程，結合清涼山的洪水調度屬于小庫容調大洪水這種特例，汛期閘門的操作較為頻繁，弧形閘門的支角座未有良好的潤滑。因此，將原來用油杯加油的方式改為潤滑效果較好的干油泵定期打油方式。

3.1.3 排漂門油缸左右偏差大

對于不少的水利工程閘門來說，特別是一些大中型水利工程，通常采用的是液壓啟閉機操作。而這種操作在投產初期，會導致排漂孔由于左右兩邊操作桿液壓分配不平衡，電氣開度儀故障頻繁，引起排漂門左右油缸偏差太大，操作時發卡，閘門無法正常運行。可根據實際情況，配合溢流壩監控系統更換主要的液壓部分、電氣控制系統設備的更換，實現了正常操作。

3.2 水輪發電機組

3.2.1 發電機內部油霧重，組合軸承漏油

出現這類原因通常是由于組合軸承端蓋的密封不當，發電機的大軸法蘭和鏡板連接螺栓橡皮密封圈未起到作用而造成的。此時，油會順著螺紋流出，出現嚴重的油霧現象。此時，需要及時更換軸承蓋的密封圈，加一個銅氆在大軸法蘭與鏡板連接螺栓的部位進行止漏。

3.2.2 產品質量不過關，定子引出線電纜的外表皮破裂、溫升過高

當定子的引出線電纜出現多處的縱向表皮破裂時，雖然可通過臨時包扎并在電纜支架墊以橡皮避免兩點接地，更重要的是嚴把質量關，及時更換合格產品。而發電機定子在運行一段時間之后，因線圈高速運轉而導致溫度過高，需要通過拆除擋風板、封堵風道，調整冷卻風機的風扇葉片角度，加大風機馬達容量來改善定子溫度，延長其使用壽命。

3.2.3 大軸的位移過大，軸流機組的葉片扭矩及變形

由于水推力的作用，促使水輪發電機組在運行時，其會因推力軸承支撐件的剛度不夠而產生變形，而機組轉動部分往下游方向產生較大的軸向位移，使得水導軸承與軸承蓋發生碰刮，發電機的轉子制動環與制動夾鉗發生碰刮，主軸密封轉動環與平面密封環產生較大間隙而出現甩水、漏水等現象。一旦出現該現象，為使得軸向位移減小到安全范圍，可在管形座上的每塊肋板處加焊一定支撐進行改善。

而對于中型電站來說，除了轉槳式機組外，其軸流式機組還運行著很多定槳式機組。當運行工況偏離最優區時，定槳式機組轉輪葉片沖角會發生變化，或當轉槳式機組協聯關系不正確時，轉輪葉片不再具有無撞擊進口，水流對葉片就會產生沖擊。隨著作用在葉片上負荷的變化，由此而導致葉片扭矩變換出現變形。因此，必須通過提高葉片的加工工藝水平，采用優良的抗蝕材料、不銹鋼材料進行數控機床加工，嚴格控制加工精度，確保后期葉片的安裝質量。

3.2.4 機組冷卻效果差，轉輪接力器出現拉缸活塞兩腔連通竄油事故

密閉循環冷卻的機組冷卻系統是通過冷卻水由表面冷卻器在流道中來實現熱冷交換，達到相應的冷卻效果的。可是一旦河水溫度在28℃以上，特別是高溫熱天氣時，期熱交換的能力明顯不足，會導致冷卻水水溫過高，促使油溫、機組風溫等都超過了報警值。但是，目前未有較好的解決措施，暫行的處理方式是采取限負荷運行。

轉輪接力器出現拉缸活塞兩腔連通竄油事故可通過拆卸檢查進行解決，通常是由于油管連接鎖片及其螺栓損壞，并掉入油缸而引起，以及外操作油管連接設計不合理而造成的。因此出現此類問題時，需要進行重新制作轉輪接力器，加強設計的合理性與科學性。

3.2.5 小型電站機電設備設計缺陷

電站機電設備是一個整體系統，在有些小型電站存在機電設備位置設計不科學。如某水庫小型電站進水管道入水輪機前只有工作閘門，而未布置檢修閘門，造成工作閘門維修困難。此外，小型水電站在水輪機室主廠房與副廠房之間設立防爆混凝土墻，實際運行中作用不明顯，但妨礙了機電設備的正常布置，使得設備的正常檢修空間異常狹小，同時也增加了土建投資。

4.結語

在計算機技術、智能化技術等科學技術不斷發展的今天，水利工程機電設備的相關技術性能也在不斷地進行改進與完善。相信只要我們熟悉并掌握了機電設備各種性能與應用技巧，不斷地總結使用經驗，匯總各類問題并歸納出相應的解決方案，就能在實際應用中以最快的速度找出機電設備故障原因，保證水利工程機電設備的正常運作。

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