淺議水電廠水輪發電機組常見故障及維護

何濤

摘要：水電機組在水電系統中發揮著核心功能與作用，能夠有效推動和促進水輪的高效運轉，促進能量的轉化，提高水電系統的工作效率。實際的水輪機組維護中需要掌握科學的維護技術、專業的維護知識，從而維護水輪發電機組的高效運轉，推動其安全運行，進而從整體上維護整個水電系統各項功能與作用的發揮。

關鍵詞：水電廠；水輪發電機組；常見故障；維護

一、水電廠水輪發電機組的常見故障

1.1電氣部分的故障

1.1.1發電機轉子接地

水輪發電機組轉子出現的故障主要有兩種：一種是轉子一點接地；另一種是轉子回路兩點接地。轉子回路兩點接地就是在發電機工作過程中出現回路，電流會流經故障點。而一點接地的轉子在發電機工作時不會出現電流回路，電流不會通過故障點。發電機組的勵磁系統在短時間內還是可以正常工作。

1.1.2水輪發電機溫度過高

在實際運行中，水輪發電機組中的定子、轉子以及鐵芯等都會出現溫度過高的情況，需要技術維修人員對過熱現象及時檢查處理。

1.1.3定子接地問題

水輪發電機組的定子接地問題可能是定子繞組出現回路或是直接對定子繞組回路連接的單相接地出現短路。定子接地可以分為三種，即瞬時接地、斷續接地和永久接地。

1.2機械部分的故障

1.2.1發電機出現了強震的情況

水輪發電機組在運行過程中經常會出現發電機強烈震動的情況，由于這種問題沒有明顯的特征，因此不容易被發現，要排除難度就比較大，發電機強烈震動會影響其正常運行，并且導致水輪發電機組機械零部件等的使用壽命縮短。

1.2.2發電機的電網穩定性

當前科學技術水平逐步提高，電網中水電廠水輪發電機組的數量也逐漸增多，水輪發電機組的年平均發電的時間增加，但是檢修的時間以及次數卻減少，如果水輪發電機組出現問題導致停機，將造成極為嚴重的經濟損失。

1.2.3水輪發電機出現空蝕的情況

如果水輪發電機出現空蝕的情況將使機組零件受到嚴重的損壞，這也是水輪發電機出現問題的重要原因。水輪發電機出現空蝕的情況會降低水輪發電機的經濟性以及安全性，因而機組零件的受損程度將對水輪發電機修理的程度產生影響。

二、水電機組故障檢測

2.1水電機組軸瓦溫度的監測

為了防止在運行中燒損水電機組軸承的軸瓦，通常都會在機組的軸承上安裝溫度傳感器，這樣的話，在運行時如果軸瓦的溫度超過某個設定的上限值，就發出一個信號用于自動裝置。這個上限值一般都是基于軸瓦長時間運行的飽和值加一個偏差值算出來的。

對于非突發性的故障進行監測，引起軸承瓦的溫度過高，對于這種突發性的故障，雖有保護裝置，但是保護效果并不理想，所以經常會燒損軸瓦的鎢金，這個過程非常短暫。比如一臺水電機組推力軸承上時間運行表面，其軸瓦的最高飽和溫度一般為66℃，所以一般把軸瓦保護報警值設定為68℃，把軸瓦溫度過高值設定為70。

2.2水電機組的振動診斷

水電機組運行工況的好壞一般可以通過其固定部分（承重機架、各部分的軸承、水輪機頂蓋及發電機定子等）及轉動部分的振動參數提現出來。在這里看一個示例，根據統計在6年的運行時間內50臺4.5萬kW以上的水電機組，大約有33.8%的故障信息在振動信息里都有體現。故障的部件在水電機組上會引起徑向振動，通常都是在水輪機組軸連接法蘭的柱面上檢測，而一般會在承重機架的軸向方面上進行監測軸向振動；如果測出的振動幅值超過容許值，說明不正常，應該進行檢查。因為水電機組上一般都有烈度比較大的瞬間振動發生，所以在監測時并不是測到的值立馬就發出報警信息，而是會做一個6～12s的延遲，這也就是相對于一個消除假報警的自動裝置，如果報警信息超過延時時間那么才判定為真的報警。我們最常用的測振儀器就是攜帶式的低頻振動儀，可以用來監測水電機組的振動。水電機組的振動一般是有諧波合成，因此判斷激振源可根據記錄其振動的信號做出時域———頻域的變化來頻譜分析。

2.3水電機組定子繞組絕緣狀況的在線監測

自從水輪發電機組的定子繞組采用環氧粉云母來絕緣后，電氣性能得到了很大的改善，但是由于絕緣材料的缺點，線棒容易松動，在定子線槽和線棒之間的間隙會因為高壓電場作用釋放臭氧，但是臭氧會腐蝕絕緣部分，這有可能導致繞阻銅線或者絕緣被擊穿，造成嚴重的安全事故，而這種缺陷對于大型的水電機組來說需要半年左右的修復時間。

三、水輪發電機組的檢修養護措施

3.1檢修養護目標的設置要合理、科學

水輪發電機組檢修養護的關鍵之處就在于基于水輪發電機組的設備調試、設備采購計劃、建設周期、投資金額、實際規模等因素來對檢修養護目標進行合理、科學地設置。為了確保制定出來的檢修養護目標切實可行、符合實際需要，水力發電廠應該定期組織工程技術人員及相關專家來評估審核檢修養護目標，基于評估審核的不同階段來層層分解檢修養護目標，并且還要對各個檢修養護崗位的職責權限予以明確，以此來制定出行之有效的檢修養護措施。

3.2堅持養護為主、檢修為輔

一個延長。基于水輪發電機組的運行情況和結構特點，養護檢修方法務必要合理、可行，務必要讓水輪發電機組處于完好狀態，以便能夠實現長時間的穩定運行，獲得更好的經濟效益。

一個預防。基于水輪發電機組的狀態變化規律和定期檢查情況，來對其發展變化趨勢進行規律性研究，以便能夠采取行之有效的措施來確保其始終處于良性循環狀態，并且將潛在的安全隱患消除在萌芽狀態。

兩個提高。第一，務必要基于“細致”、“全面”、“嚴格”的養護檢修作業，來確保水輪發電機組處于“橫不移”、“上部準”、“縱不爬”、“下部穩”的穩定狀態，并且確保其防脹能力可靠，符合需要。第二，采取新材料、新技術、新設備來努力提高水輪發電機組的整體性能。

四、結語

總而言之，水輪發電機是水電站發電的核心設備，我們必須對其常見的問題進行有效的分析并且提出相關措施對于各類常見問題進行作為快速的回應使水輪發電機能夠穩定運行，其實水輪發電機還有一些其他的常見問題，但是篇幅所限就不在這里一一贅述了，希望本文可以給水輪發電機的故障處理帶來幫助。

參考文獻：

[1]張鵬.水輪發電機組調速與勵磁復合控制技術的研究[D].華北水利水電大學，2016.

[2]何新穎，樂毅，陳洪，肖志懷.基于虛擬現實技術的水輪發電機組運行仿真[J].中國農村水利水電，2016.

（作者單位：國網四川省電力公司富順縣供電分公司）