抽水蓄能電站機電安裝施工中存在的問題及其對策

摘要：我國的國土面積廣闊，季風氣候帶來的充沛降水使得我國水電資源豐富。當下我國的電力能源結構主要是走火電為主、水電迅速增加、其他能源協調發展的道路，抽水蓄能電站對于電網的穩定運行起到很大重要作用，所以抽蓄電站的機電安裝是電力系統建設的重要環節，其正常運轉與否直接影響著投資的收益率和有效性。

關鍵詞：抽水蓄能電站；機電安裝；機電設備；水電資源；電力能源結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV743 文章編號：1009-2374（2016）01-0123-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.062

1 抽水蓄能電站的發展概況

具有調谷、削峰、調頻和調相、事故備用及“黑啟動”等多種功能的特殊電力裝置是抽水蓄能電站，有著穩定電力系統運行的重要作用。抽水蓄能電站有著百年的發展歷史，全世界各個國家特別是一些發達國家和地區，都曾經努力建設抽水蓄能電站，在運行和建設的過程中累積了許多經驗。我國現今正處于電力需求很大的時期，核能和光電等新能源發展迅速，電源結構多種多樣，因此需求大型的儲能設施。通過學習和借鑒國外先進的技術與經驗，可以促進我國抽水蓄能電站的健康持續發展。

2 抽水蓄電站機電安裝中存在的主要問題

抽水蓄能電站的機電安裝存在的問題有以下十種：

第一，金屬部件中焊接的質量是在機電安裝的過程中需控制的重點環節。只有焊縫的探傷合格率會很高，才能保證最終的合格率達到全部合格。但是現場檢測到存在很多的問題，有進口的尾水管焊縫存在較多的夾渣，還有電站發現蝸殼焊縫、上下機架焊縫、基座的焊縫等達不到規范要求。

第二，轉子磁極繞組的機構設計和材料選擇不滿足規范要求，致使機組轉動部件出現磁極結構和質量問題，從而導致機組損壞等后果。

第三，由于機組金屬結構器件的強度和剛度在現場無法檢查，例如機組壓力過大吊裝伸縮節時，可能會有形變，充水后變圓形。在充水完成后抽水蓄能電站的球閥才可以密封鎖定檢修，和金屬部件的剛度與強度有很大關聯。

第四，在安裝現場下線后的定子線棒才能進行絕緣試驗，電站的線棒在安裝過程中經過長時間的干燥處理仍是還未能符合規范，符合規范要求需要放入機組坑擱置一段時間。還有的抽水蓄能電站出現了線棒極化指數、泄漏電流等問題，由于未能按照規范操作進行交流耐壓試驗。

第五，在定子鐵芯疊裝的問題上，有些抽水蓄能電站會出現運行之后定子鐵芯的鐵片翹曲問題，在定子鐵芯疊片后，經過了磁化試驗，但機組啟動之后有鐵芯穿心螺桿絕緣損壞的問題，造成損壞機組的嚴重事故。

第六，在部分機組運轉后檢測各個部分的振動、擺度數據較大。因為中拆機組出現了問題，由于軸系比較長，所以調整難度大。需要協調上、下、水導各導軸承間隙的緊密同步，還有需要應用動平衡以調整配置，也有些是因為水壓脈動引起的。

第七，在材料和推力軸承設計上存在問題和漏洞，導致機組啟動后有推力瓦過熱的情況發生，從而造成了抽水蓄能電站的事故。有推力瓦的進油角略小，還有推力瓦的質量不達標，有些是因為高頂裝置的油泵量較小，從而出現油膜過薄的問題，除此之外，運行以后發現推力支撐的固定卡發生形變、機組頻繁啟停使銷釘無法承受其壓力。

第八，由于機組的初次啟動處于低水頭的緣故，在空載開度區域進入S彎，轉輪有不穩定的現象，發生了空載轉動時不能穩定轉速的情況。國外發達國家投產的機組也出現了此問題，但運用了2個不同步都還未能解決穩定的問題，故運用4個不同步導葉，還有些電站則應用6個不同步導葉，都未能解決低水頭空載不穩定與不同步導葉投入的震動的問題。

第九，在機組調試時出現了導葉小開度時的振動問題，某些抽水蓄能電站機組在水泵停機關閉小導葉開度時會有猛烈的振動，由于考慮到震動可能會引發導葉軸承的事故，因此在電動機負載過大的情況下跳開發電機斷路器關機，出現了電機斷路器損壞嚴重的現象。抽水蓄能電站機組在調試水泵的調相時，導葉小開度也會出現激烈振動，致使導葉聯接板銷釘脫落的事故。

第十，調試初期抽水蓄能電站有主軸頂起和工作密封燒損的問題，有的是由于工作密封設計原理與抽水蓄能機組工況轉換不符。還有因為結構設計當中的材料剛度未達標，比如在水導軸承蓋上密封布置的機械強度，除此之外還有因密封環材料的剛度不達標。

3 抽水蓄能電站的機電施工中存在的主要問題

對于機電施工過程中，有以下問題值得研究與探索：

第一，安排與組織機電安裝技術人員：土建標施工存在缺少機電方面專業人員的問題，為滿足工程又好又快的目標，需以點帶面，進行高效率施工，選一些技術能力強和有領導能力的技術人員是最有力的解決方法。

第二，對圖紙和技術文件進行深入的學習與了解，組織技術人員交流，使施工人員對工程有大致的了解與認識，明白輕重緩急，掌握常識性的技術質量知識。在施工中掌握主次，循序漸進，瞄準重點，把握住關鍵部位。就能在安裝工程質量與機電埋設上有強力保證。

第三，通過對施工技術方法的指導實踐和編寫，來確定施工方案的編撰，對于工程專業人員的設計和優化，最終確定符合本工程設計的規范要求，而且在施工中嚴格實施和現場指導施工。

第四，施工過程中提高隊伍素質，掌握質量。雖然機電施工專業技術人員充足，工作接觸多。但是干好本職工作的同時，也會出現一些問題，如一塊規格很精密的埋件，測量誤差符合設計標準規范。在許多根鋼筋固定在鋼筋網上時，遺漏了鋼筋網的物理因素等客觀原因，或者在澆筑時由于混凝土的下料受力不均勻致使的變形，在混凝土澆筑完工后，誘使埋件超出誤差的范圍。出現此問題是加固生根未在混凝土或穩固的巖石的基面上。

4 避免安裝和施工中出現的問題的策略

為保證工程質量需要在前期機電裝備的設計與選型、工廠制造、現場安裝和啟動調試等各個環節進行嚴格的質量監督檢查。在機電裝備的設計、選型時期，設計需從土建施工的角度思考，且需考慮選擇的抽水蓄能電站水利設計的參數是否有利于設備的加工制造，必須嚴格按照施工的規范，監督水泵水輪機埋設部件的焊接和安裝形位偏差、水泵水輪機機輪和倒水機構等部件、機組推力軸承和導軸承等安裝，還有電氣一次、二次設備的安裝及機組調試的記錄，嚴格把關認真做記錄。

為保證機組設備正常運行有以下避免事故的策略：

第一，抽水蓄能電站在站址選擇之初應為水利設計創造良好條件，需設計方土建和機電多聯系和交流，為機組水力設計提供適合的工程參數。運營單位已掌握了抽水蓄能電站運行的寶貴經驗，借鑒已建電站的建設與機組運行的經驗和教訓，在建設期間就應該為生產運行考慮。

第二，在不同工況換轉時水泵水輪機與發電電動機受力情況變化大，設計方需要對相關混凝土強度進行合理有效的計算和分析，盡可能地躲開機組振動頻率，以確保機組穩定可靠地運轉。并且制造商對蝸殼、座環、導葉、頂蓋、主軸和軸承體、控制環、機座、大軸、轉子、上下機架等器件進行針對性的剛強度分析與計算機有限元的運算。

第三，機電安裝監理需要對現場抽樣檢測，而且重要焊縫需現場探傷；機電監理的質量監督報告實時匯報應包括設備部件與材料到達工地的檢驗情況，還需要對壓力容器和管道等器件按照規范進行現場壓力試驗；對絕緣部件進行現場安裝的電氣試驗和耐壓試驗。對于有問題的結構部件可以讓制造商給予技術支持，以此確保機電設備的量，還需對鐵芯疊片和轉子磁軛疊片進行抽樣檢測。

第四，工程質量的關鍵是質量，質量把關是措施。監督技術措施的實施是質量管理的重點任務，考核工程的質量，在重要的質量問題上不妥協，次要的問題一略帶過，把握過程管理，不要簡單的質量把關。應將技術和質量有機地結合起來，過程控制與質量把關協調統一起來，關鍵是施工過程的控制。機電設備基礎埋設和安裝工程，劃分在土建標段里施工。這樣在施工中，加強了承包商統籌安排資源，合理組織施工，避免施工干擾，加快施工計劃。

第五，機組的啟動調試是設施設計和制造質量的重要考核，在啟動調試前需要制定調試章程，根據合同與規范操作以進行各項現場試驗。考慮到抽水蓄能電站的特點下列試驗需要進行：（1）動平衡試驗是蓄能機組應在兩個不同的旋轉方向來試驗；（2）機組熱運行試驗是在熱運行過程中檢測推力軸承和各導軸承以及鐵芯的溫度是不是穩定，檢查上下機架和定子鐵芯以及頂蓋等器件的振動是不是達到規范標準；（3）過速試驗即按照調試規范，在完成了動平衡和熱運行試驗后進行機組過速試驗；（4）甩負荷試驗即測取機組調節系統動態特性，有發電甩負荷試驗和水泵斷電試驗兩部分；（5）球閥動水關閉試驗即是檢查球閥在帶水流的情況下能否可靠關閉；（6）機組黑啟動試驗，實現黑啟動是蓄能機組重要的功能。大多數電站應用了機組帶線路零升，設置的監控上面有線路充電的程序，帶線路充電目的是檢查線路電容電流會不會出現發電機自勵磁；（7）無功進相試驗即檢查電機的勵磁回路以及定子鐵芯端部是否過熱；（8）緊急工況轉換試驗即檢查監控的轉換程序。

5 結語

質量和安全是生產與工程中關鍵的問題，在抽水蓄能電站機電安裝中要保證質量對各個階段的質量嚴格把控，而啟動調試是對機組性能的重要檢查。需要設置合理的項目管理責任崗位，落實各個職位的目標和任務，既要保證工程安全順利進行，又要確保質量規格符合規范。機組運行初始階段需要進行實時監控，來確保抽水蓄能電站的機組可以安全穩定地運行，并且按照電網要求來運營。

參考文獻

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作者簡介：胡南（1985-），男，湖北黃岡人，供職于福建仙游抽水蓄能有限公司，研究方向：抽水蓄能電站機電安裝、計算機監控系統。

（責任編輯：蔣建華）