探析水電廠水輪發(fā)電機組常見故障與維護

侯林鵬 趙 臣 楊 松

故縣水利樞紐管理局 河南 洛陽 471700

引言

隨著社會的不斷發(fā)展進步,我國經(jīng)濟也到迅猛發(fā)展,電力行業(yè)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。發(fā)電工作是電力行業(yè)的基礎工作。當前,我國部分發(fā)電依靠水力進行發(fā)電,而水輪發(fā)電機組是水力發(fā)電的主要設備之一。水輪發(fā)電機組對發(fā)電的平穩(wěn)運行產(chǎn)生重大影響。因為水力發(fā)電機組存在一定的復雜性,在運行過程中經(jīng)常會因為一些因素的影響而使得水輪發(fā)電機組出現(xiàn)一些故障問題,從而使得預期的發(fā)電工作無法順利完成。基于此,本文首先介紹了水輪發(fā)電機的結構和原理,并重點對水輪發(fā)電機的常見故障進行分析,最后提出了水輪發(fā)電機的維護措施,以降低發(fā)電機組故障出現(xiàn)頻率,進一步提高水電廠水輪發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性和可靠性。

1 水電廠水輪發(fā)電機組的構成及原理

水電廠的水輪發(fā)電機組大體由轉子、定子與勵磁裝置共同組成。轉子主要由主軸、制動閥板、輪臂、輪轂、磁輪、磁極、風扇等部件構成;定子涵蓋隔震裝置、底芯、機座等構件;勵磁繞組大致包含勵磁電源、調(diào)節(jié)器以及繞組等設備。發(fā)電機在工作的過程,發(fā)電機組中的勵磁繞組要借助于直流電構成磁場,這樣可以滿足供水發(fā)電機工作所需。在水輪發(fā)電機組中,水輪機能帶動轉子,把勵磁電源與勵磁繞組給予發(fā)電機,促使水輪發(fā)電機中定子和轉子之間存在氣隙,即旋轉磁場,這還可以叫作水輪發(fā)電機的主磁場。這個磁場主要按照時間的正弦規(guī)律發(fā)生改變,若水輪發(fā)電機的主磁場和定子繞組要進行切割的時候,定子繞組中便會有正弦交流電動勢發(fā)生,并隨著時間的變化而有所改變,進而進行發(fā)電。

2 水電廠水輪發(fā)電機常見故障分析

2.1 機械方面常見故障分析

2.1.1 空蝕狀態(tài) 若水電廠的水輪發(fā)電機組出現(xiàn)空蝕狀況,勢必會損壞水輪發(fā)電機組的部件,這會使得水輪發(fā)電機組造成較為嚴重問題,最終會導致水輪發(fā)電機組無法穩(wěn)定運行。水輪發(fā)電機組的空蝕狀態(tài)不但會給發(fā)電機組的經(jīng)濟性帶來不利影響,而且還存在不同程度的安全風險,無法較好地保證水電廠工作人員的人身安全,進而給水電廠造成無法估量的損失。

2.1.2 劇烈震動 在水電廠的水輪發(fā)電機組運行的時候還時常會出現(xiàn)發(fā)電機組劇烈震動的狀況。而此類狀況一般難以發(fā)現(xiàn),給故障排除工作增加了一定的難度。水輪發(fā)電機組一旦出現(xiàn)劇烈震動問題,勢必會造成水輪發(fā)電機組無法正常工作,甚至會損壞機械零部件。

2.1.3 電網(wǎng)穩(wěn)定性 隨著科技的不斷發(fā)展進步,電器設備的運用頻率也呈持續(xù)增加的態(tài)勢,社會大眾的用電需求量也越發(fā)廣泛,所以水電廠的水輪發(fā)電機組的數(shù)量也呈不斷增加的趨勢。與此同時,發(fā)電時間也有所增加,但是發(fā)電機組的檢修工作頻率卻沒有提升,這往往會使得水電廠的水輪發(fā)電機組出現(xiàn)故障的幾率增加,影響水輪發(fā)電機組的正常運行,使得電網(wǎng)不夠穩(wěn)定。

2.2 電氣方面常見故障分析

2.2.1 發(fā)電機組轉子或定子接地 對于水輪發(fā)電機組的轉子接地故障通常有2類,其一是發(fā)電機組的轉子一點接地,發(fā)電機組正常運行的時候,轉子沒有回路電流出現(xiàn),所以無電流通過故障點;其二是發(fā)電機組的轉子回路兩點接地,在水輪發(fā)電機組工作的時候,發(fā)電機的轉子存在回路電流,所以電流往往會通過故障點。若水輪發(fā)電機組出現(xiàn)一點接地的故障問題,往往會造成發(fā)電機轉子的正負極出現(xiàn)變化,使得轉子發(fā)生兩點接地故障問題,這樣會造成水輪發(fā)電機組的轉子出現(xiàn)發(fā)熱的狀況,亦或者導致轉子呈劇烈震動的狀態(tài)。

2.2.2 水輪發(fā)電機組溫度太高 因為渦流現(xiàn)象,在實際運行過程中,水輪發(fā)電機組的定子亦或者轉子鐵芯均可能會產(chǎn)生電流,進而造成水輪發(fā)電機組的定子、轉子以及鐵芯發(fā)熱,若水輪發(fā)電機組的溫度太高,則可能會造成水輪發(fā)電機組出現(xiàn)故障問題,還可能導致一些部件出現(xiàn)熔融狀態(tài),進而導致一些事故出現(xiàn),造成不同程度的損失。

2.2.3 水輪發(fā)電機組超負荷運轉 水輪發(fā)電機組在具體操作的時候,若通過定子的電流超過額定電流的一倍多的時候,常常會會使得報警提示裝置啟動,此時的水輪發(fā)電機組的超負荷保護被打破,相關的工作人員應該及時調(diào)整水輪發(fā)電機組,以促使發(fā)電機可以及時恢復正常,促使其可以順利運行。

3 水電廠水輪發(fā)電機組的維護對策

3.1 時常檢查水輪發(fā)電機組 為了盡可能降低水輪發(fā)電機組的故障出現(xiàn)幾率,應時常檢查水電廠水輪發(fā)電機組。例如,檢查機組螺栓連接是否牢靠;查看接線的絕緣有無破損;檢查發(fā)電機與控制屏的接線是否可靠;查看各類設備的靈活性與相關標準是否相符等,并做好檢修記錄與備注。只有經(jīng)常對水輪發(fā)電機組各個細節(jié)進行認真檢查,才能夠降低安全風險,確保水輪發(fā)電機組長期處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

3.2 加強技術隊伍的培養(yǎng) 為了盡可能提升水電廠水輪發(fā)電機組日常維護管理水平,應加強相關技術隊伍的培養(yǎng)。一方面,在技術人員招聘的時候,應強化工作人員的考核,嚴格把控好入職“門檻”關,確保水輪發(fā)電機組技術人員隊伍質(zhì)量。另一方面,應時常安排工作人員開展業(yè)務培訓,不僅要注重儀器運行原理等相關理論知識的培養(yǎng),而且要重點對水輪發(fā)電機組的維修技術、維護方法以及故障診斷方法等相關內(nèi)容進行培訓,以進一步提升水輪發(fā)電機組人員業(yè)務技能。一旦發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機組故障問題,技術人員可以及時分析與處理,確保水電廠水輪發(fā)電機組安全、平穩(wěn)運行。

3.3 加強對水輪發(fā)電機組的維護管理 在水輪發(fā)電機組具體操作過程中,應時常水輪發(fā)電機組進行清潔維護,以使水輪發(fā)電機組保持清潔整齊狀態(tài),確保水輪發(fā)電機組周圍無積水狀態(tài)。此外,需要時常切換壓軸裝置中的油泵,以防止在發(fā)電機組中出現(xiàn)受潮的問題。調(diào)速器杠桿接頭可時常上油以使其不易生銹,進而對水輪發(fā)電機組的穩(wěn)定運行造成不利影響。再者,需要時常清潔汽水分離器,以免堵塞,要保證水輪發(fā)電機組各部件的完好性和可用性。