簡述水利水電工程機電施工的常見問題及改進措施

王彥文

中國水利水電第八工程局有限公司 湖南 長沙 410004

前言

近年來，國家不斷加大對基礎設施建設的投入力度，作為惠民的水利水電工程，也受到了國家的高度重視，在各類優質工程不斷涌現的同時，水利水電工程機電技術也取得了長足的進步。與此同時，在機電設備施工過程中也存在著以下一些問題。

1 水利水電工程機電施工的常見問題

1.1 機電設備方面

（1）水輪機型號選擇不當。水輪機型號的選擇主要是受水頭的影響，水輪機的系列型譜主要有軸流式、混流式、ZD760型和水斗式水輪機等。由于目前水輪機的型號較少，在實際施工中，受水利項目工程概況或成本費用等原因的影響，可供選擇的機型更是有限。因此，在中小型的水電站工程中，只能采用相近的轉輪進行套用，此時為了滿足設備的正常運轉，就需要提高機組性能參數。同樣，設計技術的差異也會造成水輪機轉輪的直徑及額定轉速選擇不當。

（2）水輪機設計水平較低。隨著國家對環境保護力度的不斷加大，水輪機逐漸發展成為水利水電工程中所必不可少的設備之一。然而，由于水輪機結構復雜，工序較多，其結構設計要求相對嚴格，同時，目前尚有很多老舊型號水輪機仍在使用，其更新和改造速度相當緩慢，與國外技術先進的國家相比，設計水平尚有較大的提升空間，這些主要源于水輪機加工質量相對不高，性能相對較差，從而造成設備工作效率不足等問題。

（3）水輪發電機可靠性不高。為了保證水輪發電機組處于穩定、良好的工作狀態，不出現因事故導致停機現象，在一些中小型水電站中，由于發電機組運行年限較長，對一些經常易發事故的設備更新不及時，定期檢修與維護工作不到位等原因，造成發電機定子及轉子老化嚴重。另外，水電站工作人員玩忽職守，履職意識較差等，也加大了發電機運行的安全隱患。并且，有的水輪發電機，由于制造以及安裝質量較差，使發電機的可靠性能不高，導致水電站經常出現燒瓦事故。

1.2 機電安裝方面

（1）施工預留孔洞存在偏差。在進行機電設備的安裝時，技術人員的作業能力是確保相關技術得到落實的關鍵。然而，在實際施工中專業技術人員的匱乏，致使定位尺的基準線經常出現偏差，從而造成預留孔洞出現尺寸和位置偏差，主要涉及到預留孔洞的大小、孔洞位置尺寸的偏差和同心度方面[1]。尺寸產生偏差的原因與支撐模板的質量直接相關，因為在水利工程施工中，大量的使用混凝土，支撐模板將受到擠壓力，若擠壓力超出模板的承受范圍之內，支撐模板將會產生變形，從而引起預留孔洞出現尺寸偏差。位置尺寸的偏差一般受到人為因素的影響較大，因為在工程施工中，測量儀器沒有校正或放樣人員的操作不當，也會導致孔洞的定位和同心度出現人為偏差。

（2）電纜孔洞預留不合理。在水利水電各結構工程施工中，電纜縱橫交錯，錯綜復雜多樣，實際施工中，多留或少留電纜孔洞現象時有發生，在遇到彎道較多和轉彎角度比較大的地方，就要對電纜的實際直徑和尺寸進行反復核算，而在實際工作中，經常出現電纜預留孔洞或設計不合理的情形，導致了電纜通過相對困難，加大了工作的難度。

（3）預埋件漏裝。由于機電設備自身重力原因，在施工現場安裝就位后，基本難以直接進行施工作業，只能采用托、吊等組合方式進行，所以在水利工程主體結構混凝土施工時，就需要預埋好相應的吊鉤或托、吊裝圓環等設施。若如漏裝，將會給機電設備的安裝，后續機電設備的檢修、保養等作業帶來不便。因此，在土建施工過程中，必須嚴格按照規范要求進行，施工時緊密結合設計圖紙，在混凝土強度達到70%的規范要求，才能進行下一道工序的施工。

（4）設備基礎尺寸、標高、位置出現偏差。在水利機電項目施工中，機電設備的基礎尺寸、標高、位置等經常出現偏差。如在機組設備標高上，就會因主體結構與機械設備專業的設計圖紙不同而產生偏差，在機械設備專業圖紙上，一般都會標定設備基礎底板的高度，設備與基礎之間的墊板的厚度；而土建結構施工設計圖中對墊板的規格、尺寸一般不會進行標注，在進行機電設備等承重梁的配筋布置時，通常也忽略了設備基礎施工中與墊層相關的影響因素，以致經常會出現機電設備安裝就位時實際高程與設計高程存在明顯的偏差[2]。

2 水利水電工程機電施工問題的改進措施

2.1 機電設備方面

（1）優化設計。機電設備是保證水利水電工程效用穩定發揮的重要依據，所以，相關設計人員要以合理性、先進性及經濟性為原則，對機電設備與技術不斷的進行更新改造，以不斷提高機電設備設計的質量，滿足水利工程設計需要。同時，在優化設備設計時，要充分利用各優勢資源，嚴格控制成本費用，因地制宜，不斷提高設計的適用性，保證經濟效益的最大化。

（2）增加流道過水流量。目前傳統輪流式水輪機轉輪葉片在很多中小型水電站仍廣泛采用，該設備不足之處是對過水量有著一定的限制，隨著技術的不斷更新和完善，技術人員對轉輪技術多方式進行更新改造，調整了轉輪葉片與水平面的高度，增加了流道過水流量。通過對水輪機轉輪葉片的技術改造，調高發電水頭，提高機電設備的發電量，從而帶動了發電機的工作效能的提高。

（3）改造發電機勵磁系統。目前，因雙繞組電抗分流勵磁系統存在功率不足和無功震蕩等問題，嚴重影響了發電機的工作效率，為有效改進該系統在運行過程中的不足之處，充分改造優化發電機勵磁系統，針對大部分水電站中發電機工作實際，可適當減小分流變阻器阻值，以實現擴大勵磁調節范圍的效果。實踐證明，減少勵磁繞組阻值的1.5～2倍，可達到最佳的效果，發電機空載電壓調節范圍從原來的40V左右提高到80～100V，以此提高勵磁系統的增勵容量，降低發電機的功率因數，從而使機組的運行穩定性和電能質量得到了顯著的改善[3]。

（4）做好水輪機輸水系統的相關計算。作為中小型水電站改造的關鍵環節，水輪機輸水系統尤為重要，尤其是一管多機的引水式壓力輸水系統，在實際技術應用中，應當從水力和調節保證參數兩個方面進行核算，水力核算主要是對水輪機輸水系統的過流量和水頭損失的數值關系進行核算，并繪制水頭損失與流量關系曲線，以分析選定最大允許的水輪機額定水頭和設計引用流量；調節保證核算主要是從機組運行的過程中可能發生的最大水壓力，并檢查前者是否在水輪機抽水系統設計水壓力的范圍內。

2.2 機電與土建協調配合方面

（1）做好兩者施工方案的對接。為了保證土建施工與機電設備安裝工序的銜接性，有效緩解兩者施工組織方案之間相互沖突和制約的現象，必須做好兩者施工方案之間的協調配合工作，在施工前必須對預留預埋人員進行技術交底，對圖紙進行會審，與設計單位保持溝通聯絡，機電安裝技術人員將所要預留的孔洞槽位、預埋管件、工藝管線位置及走向等，在施工圖紙進行顯著的標注，并在施工方案上各種管件的數量、規格等提交給土建施工方，以便土建工程施工時進行代留，并在支模時由土建人員配合埋入。同時也要請設計單位人員到現場進行核查，機電設備廠家人員到施工現場進行確定。以此，可有效避免因機電設備型號或規格變化等原因，導致相關機電設備與預埋管件不符而出現返工的情況。

（2）做好施工現場的協調配合。在水利水電工程基礎設施施工階段，機電設備安裝和土建施工專業技術人員應充分的進行溝通，多方面的進行協調與配合，機電設備技術人員廣泛的參與到土建工程施工管理和協調中，針對機械設備的吊裝所需要的預埋部件以及大直徑電纜管線管道的預埋施工等，需要專業的機電設備人員與土建施工技術人員做好技術交底。另外，在土建基礎施工中，管道支架和電纜線路橋架等預埋部件的安裝施工，也要在土建主體結構模板架設之前進行。

（3）做好交叉施工的協調與管理。針對機電設備安裝和土建工程施工工藝復雜、組織協調困難、相互配合要求難度高以及施工時交叉作業頻繁的特點，因此，就要求相關技術人員必須結合施工現場的實際情況，做好機電設備安裝工程和土建工程的協調管理，以及配合服務任務的分解，對任務進行具體的安排，確保管理職責落實到人，保證各專業工程的協調管理及配合服務工作符合合同的要求。同時，能有效減少交叉施工狀態的不安全因素，提高工程施工質量，加快工程施工進度。

3 結束語

水利水電工程中應用的機電設備較多，交叉作業頻發，隨著“四節一保”工作理念的推進，必須加大對機電設備進行更新改造的力度和機電設備運行的管理，加強機電設備的安裝和土建工程施工的協調配合，對可能出現問題及早進行預防，加強相關銜接點和關鍵點的管控工作，以發揮水利水電工程的最大效能，創造更大的經濟和社會效益。