淺議三支點水輪發電機組的檢修技術

【摘要】水電機組由于啟動、停機非常迅速，可在幾秒鐘內增減大量負荷，具有運行靈活、快捷等優點。而且它也是電力系統調節尖峰負荷、電網頻率以及擔負事故備用的最理想的電源類型。隨著國民經濟和科學技術的迅猛發展，水電機組的單機容量愈來愈大，結構也趨于復雜。在電站水頭變幅增大、運行工況復雜的情況下，水電機組的不穩定現象不斷增多，而水輪發電機組的檢修技術也成為人們關注的焦點。本文作者結合多年來的工作經驗，對三支點水輪發電機組的檢修技術進行了論述，具有一定的參考意義。

【關鍵詞】安全；設備檢修；消除隱患

引言

作為國民經濟基礎產業的電力工業，對經濟增長和社會發展起到重要的支撐作用，為保障國家經濟的快速發展，加快推進建設資源節約型、環境友好型社會做出了重要貢獻。改革開放以來，我國電力行業高速發展，截止到2010年末，全年全社會用電量41923億千瓦時，發電設備總容量達到96219萬千瓦，位列世界第二位。但隨著我國經濟高速發展，社會對電能需求持續增加，局部缺電限電現象時有發生，近十年全國發電機組全年利用小時數最高達到5455小時，2010年是4660小時。發電機組長期帶負荷運行必然導致性能下降，強迫停運率將會逐漸增加并加大導致故障的可能性，影響電力系統可靠和安全。因此為提高機組壽命和運行可靠性，保證電力系統安全穩定運行，必須對整個電網的發電機組進行有計劃、有組織、安全可靠的性能檢修，既要保證機組合理的檢修時間，更要確保系統出力滿足電網需求，以確保發電和供電計劃的順利實施。

在電力系統規劃設計和運行調度中，都必須重視并合理制定機組檢修計劃。電能具有無法儲存必須隨發隨用的顯著特點，使電力工業對系統可靠性有非常高的要求，因此發電機組檢修將對電力系統帶來重大影響。隨著我國電力工業發展和電網規模日益擴大，系統內的機組數量大、種類繁多，安排機組檢修計劃需考慮更多條件和約束，靠傳統經驗的粗放式安排檢修勢必無法滿足現實需求，檢修計劃安排會對電網多個方面造成影響：首先對系統可靠性的影響，當機組計劃檢修期間，系統出力將減少，可能帶來系統供電無法滿足需求的風險，尤其對電能不足區域和用電高峰期這個問題更加突出；其次是對經濟效益的影響，例如機組檢修期間少發電能的損失，檢修設備人員的花費以及為保證系統可靠性增加備用容量的投資等。因此若機組檢修計劃安排不當不僅造成資源和花費的消耗，更重要的是會影響電力系統安全可靠的運行，傳統的檢修計劃安排方式己經無法滿足需求。

1.水電機組檢修特點

長期以來，我國水電行業大多數采用以計劃檢修為主，同時結合故障檢修的模式，其優勢在于通過人力、物力、資金安排的計劃性來保持供電的基本穩定性。計劃檢修模式對比早期的事故檢修，雖有一定的進步，但在實行過程中仍顯得比較保守，并且存在諸多缺點。

（1）缺乏科學性。當前水電廠計劃檢修大多是首先依據各水電機組不同的制造工藝和安裝過程，結合水電廠現場運行情況進一步統籌規劃，安排固定的檢修周期后寫入流程，由操作人員參照設備檢修規程按時執行。這種體制面對出現故障的機組設備能夠保證進行及時必要的維修，但同時也不可避免的會對運行狀況良好的機組設備按照規程進行維修，必然造成這些設備在檢修后反而出現故障率增加或者越修越壞的現象。

（2）缺乏經濟性。水電機組設備結構復雜，對生產制造工藝有較高要求，因此各個零部件之間的連接十分牢固，若經常拆卸和安裝，將不可避免的對相關零部件產生非運行過程的損耗，從長期角度看對設備使用壽命有不小的影響。計劃檢修這種無論設備狀況好壞，到期必修的方式，若碰到狀況良好的機組，將無形中增加不必要的設備維護費用，加速設備損耗，縮短使用壽命；另一方面，部分故障設備因檢修周期未到不能及時處理，只有發生事故后才能進行搶修，降低了運行可靠性，并且容易造成經濟損失。

相比計劃檢修，狀態檢修通過評估設備狀況，明確了檢修目標，提高了設備可用率，同時降低了維護費用，能夠為水電廠穩定高效運行提供技術保障。

（1）提高設備安全性。實施狀態檢修，可以較早識別機組設備運行過程中出現的問題，及時有效制定和修改檢修計劃。一方面可避免問題的進一步放大導致重大事故發生，另一方面可使設備的整體故障率下降，提高設備安全性。

（2）提高設備的利用率。計劃檢修在檢修周期來臨后，無論設備是否出現故障，必須按照規程中制定的檢修登記進行操作，可能給本來運行穩定的機組造成不必要的外界干擾。而對于狀態檢修，無需機械式的操作計劃，使檢修工作更具針對性，減少停機次數，最大限度的利用設備的磨損裕量，提高設備利用率。

（3）提高企業效益。實施狀態檢修，不僅減少了設備發生重大故障的概率，同時可推遲主要設備大修時間，提高機組發電效率，節省人力物力，以達到降低企業生產成本并增加效益。

（4）延長設備壽命。實施狀態檢修后，相比計劃檢修的按部就班式檢修體制，將減少檢修頻率，降低檢修程度，使零件非運行損耗降到最低，延長設備使用壽命。

2.臥軸布置三支點機組特點

支點機組是臥軸布置機組中最為典型的一種。三支點機組一共布置了三個徑向軸承，水輪機主軸上布置一個徑向軸承：水導徑向軸承；發電機主軸上布置兩個徑向軸承：前導軸承和后導軸承。推力軸承布置在最靠近水輪機的水導徑向軸承同一只油箱中。水輪機主軸與發電機主軸用剛性聯軸器連接，飛輪夾裝在水輪機法蘭盤與發電機法蘭盤中間。

三支點機組軸承均采用支座式滑動軸承，推力軸承與水導徑向軸承安裝在同一只軸承座內。機組的三個徑向軸承、一個推力軸承保證了轉動系統的穩定轉動。與其他臥軸機組比，對兩軸的同心度要求高，安裝檢修難度相對較大。但由于剛性聯軸器允許傳遞功率較大，適用于500kW以上的機組。因此，這種布置方式在水電站中被廣泛采用。

3. 水輪發電機組的檢修流程及機組檢修中常見問題和原因

3.1水輪發電機組的檢修流程。

3.1.1 檢修前期的準備階段。檢修前的準備工作是非常重要的，一般情況下藥查找該水電站的各項前期的檢修記錄和報告，還要將這次檢修的具體步驟和環節制定出一個合理的計劃。

3.1.2 檢修中期的處理階段。檢修執行階段一定要按照檢修的計劃和方案嚴格的實施，才能達到預計的檢修效果，當然，在檢修過程中也會遇到各種突發狀況，這要求我們備有相關的應急預案。

3.1.3 檢修后期的試驗階段。完成整個檢修過程后，要先記錄本次檢修的結果，然后將各個部件重組，在水電站正式使用前，一定要做好相關的試驗，以免在檢測中有疏忽的問題遺留于將要直接投入使用的水電站。

3.2三支點機組檢修中常見問題及原因。檢修中常見問題。由于三支點臥式水輪發電機組獨特的結構特點，導致檢修過程中難以正確把握機組各項技術標準和工藝要求。檢修中遇到的問題主要有：三個導軸承溫度不均，某個導軸承“瓦溫過高”；質量相對差的機組，在空載運行時某個導瓦溫就超過60℃；有的機組則在帶負荷過程中或滿負荷連續運行過程中瓦溫逐漸升高，有的則隨著環境溫度的升高或運行時間的增加而升高。這類技術隱患如不找出根源，而只進行單一的導瓦研刮處理，三個導軸承溫度還將輪番交替上升，難以達到理想效果。