水電廠水輪機檢修方式及能量問題分析

張源

（大唐陜西發電有限公司石泉水力發電廠，陜西 安康 725200）

1 引言

隨著科技的不斷發展，人們對電力需求越來越高。但是由于電力在發電過程中容易受到很多因素的影響，導致水電廠運行無法達到最佳狀態。因此，需要對水輪機的檢修方式及其能量問題進行分析，以提高水輪機檢修的可靠性和準確性。

2 水電廠水輪機檢修的組織和管理方式

不論是單機運行的水輪發電機組還是并網運行的水輪發電機組，都要求水輪的轉速保持穩定。而由于水輪機的負荷不斷發生變化，導致水輪機難以保證穩定的轉速，從而造成頻率不斷變化，影響電能的質量。并且若是水輪機轉速過大，可能會對其零部件造成不利影響。機組的輸出功率與外界負荷密切相關，負荷的變化實時影響機組的輸出功率，而機組的輸出功率決定于水輪機的進水流量，水輪機的流量又決定于水輪機的導葉開度，因此，只有跟隨外界負荷的變化來改變水輪機導葉的開度，才能有效保持水輪機轉速的穩定，而調速器就是這一環節的關鍵設備。若是由于發電機跳閘系統負荷突然減少，都會造成水輪機的輸出功率超出發電機的電磁力，從而導致發電機組轉速不斷提升。這時若沒有及時關閉水輪機導葉，則很有可能由于過速而導致機組的機件發生損壞。關閉水輪機導葉這一步驟，也可以借助調速機來實現，更好地維護了機組的運行安全。另外，若是由于其他原因需要改變出力時，也可以利用調速器來完成這一步驟。

3 水電廠水輪機存在的故障及防范

一般情況下，水輪機在運行過程中時常會有汽蝕等情況的發生。若是沒有及時檢修其零件和設備，則還會由于葉片出現裂紋等情況，嚴重影響了水輪機的正常運行。特別是泥沙量較多的河流，水輪機過流部件遭到泥沙的嚴重磨損和腐蝕，表面甚至形成了凹槽及掉塊，需要嚴格保證其的定期維修與更換。其中，可以通過改變水輪機制造精度或者優化轉輪水力設計，從而有效防止汽蝕現象發生。

在水力設計過程中，首先應當留有充足的汽蝕安全裕量，并且對水輪機吸出高度進行準確計算，以確定安裝高程數據的合理性；其次，應當盡可能保證水輪機的運行處于無空化的條件下，以減少水輪機的汽蝕。再次，應當確定合理的發電量，防止水輪機長期處于超負荷的運行狀態。最后，若是水輪機機組設備已經發生了嚴重損壞，就必須對其進行大修或者擴修，這一過程的時間較長，需要機組停止運行，并將機組部件吊出機坑進行處理；若是水輪機機組破壞情況較輕，則需要定期對機組部件進行坑內停機檢修（即小修）。

4 水電廠水輪機的檢修具體措施

水輪機運行的可靠性與水輪機檢修工作的質量密切相關。若是沒有對水輪機進行定期檢修或者檢修質量較差，則無法完全排除設備中存在的運行隱患，甚至有可能導致水輪機發電效率降低或發生事故，從而影響整個水電站的順利運行[4]。水輪機的檢修主要分為事故性檢修和預防性檢修兩大類。其中，水輪機突然發生事故導致無法正常運行時進行的臨時性檢修被稱為事故性檢修，其是無法預估的突發性情況；預防性檢修則是為了防止水電機運行出現故障而定期進行的檢修，預防性檢修分為大修和小修。

4.1 水輪機的小修

水輪機的小修一般為一年進行一次，其主要安排在汛期的前后，不會對汛期的發電工作造成較大的影響。水輪機的小修包括易損零件的拆裝、修復、更換以及日常維護等，工作內容較為簡單，也不會花費大量的時間，但是仍然需要檢修人員具備高度的責任心來完成小修工作，以保障水輪機的正常運行。

4.2 水輪機的大修

水輪機大修的定義是指在設備的運行周期內對其進行全面檢查，以實現日常維護和小修過程中難以發現或無法解決的設備問題，以及對水輪機各部分的結構、技術參數進行全面修整[3]。水輪機的大修周期通常在設備的廠家說明書上有詳細規定。良好設備的拆卸不但不利于水輪機的運行，反而可能會對其設備的運行性能造成不良影響，因此，若是其運行狀況一直良好，且被認為在未來的相當長的一段時間內依然不會出現問題，則可以適當延長大修周期。大修通常在枯水期進行，水輪機的檢修內容主要包括水輪機的轉輪、各部軸承及其他一些項目，其中，轉輪是最易發生損壞且對水輪機運行情況影響較大的部位，因此，轉輪的檢修是水輪機大修的主要項目，下文將對轉輪的大修進行詳細介紹[1]。

轉輪是水輪機實現水流能量轉換的核心部件，其質量在一定程度上影響著水輪機的工作效率。轉輪的損傷主要發生在三個位置。第一，轉輪葉片容易受到磕碰出現損壞。第二，轉輪葉片背弧面出水位置容易受到汽蝕發生損傷。第三，轉輪的止漏環發生磨損。若是葉片受到硬物出現損傷，需要對其進行校正或更換；對于轉輪的止漏環磨損，可以使用不銹鋼電焊條進行補焊修復；而對于轉輪的汽蝕現象，需要盡可能減緩汽蝕的速度或是減輕汽蝕的程度。當轉輪葉片發生汽蝕現象后，應當及時對其進行處理。對于小孔狀的汽蝕，可以將紫銅絲打入針孔并銼光來修補葉輪。若是小孔連成片形成嚴重的汽蝕，則必須進行補焊。

5 加強檢修管理，提高檢修質量

水輪機的檢修質量與水電廠運行效率有著十分密切的關系，因此，加強檢修質量是推動水電廠良好運行的重要方式。水輪機檢修工作的質量離不開良好的管理，在進行水輪機設備和零件的檢修時，需要工作人員提高對機組的實際參數及結構特點等相關因素的重視，以有效將其運用于設計指標和設計參數中，合理進行考量。同時，檢修人員需要不斷提高自身的專業水平和綜合素質，并嚴格按照相關檢修標準規范自身行為，才能有效保障水輪機的檢修高質量、高效率的完成，保障水輪機機組的運行穩定，充分發揮其功能優勢。

水輪機的檢修管理需要精準定位管理目標，有效保證專類故障專人解決，促使檢修工作的質量和效率提升。比如，影響水輪機運行效率的因素主要是水輪機轉輪葉片型線的變化、過流通道的磨損和止漏環間隙增大，因此，需要結合水輪機的能量指標，加強對這幾個因素的質量維修和管理，從而實現設計標準做出還原性處理。

對于檢修人員的管理方面，需要促使檢修人員積極轉變檢修理念，提高檢修工作的責任心以及對檢修工作的新認識和覺悟，充分將水輪機的檢修責任落實到個人，實行分級管理及監管，促使檢修質量和檢修預期目標保持一致。另外，水輪機的檢修工作不只是簡單的處理水輪機的相應故障，同時也包括完善水輪機設備的運行結構以及優化其運行環境，更重要的是檢修人員應當始終將問題貫穿于工作流程中，探究問題根源，從根本上將問題解決，從而有效提高機組的利用效率，降低機組檢修頻率，進一步提高發電廠的經濟效益[2]。

6 結語

綜上所述，水輪機的定期檢修是保障水電廠正常運行的關鍵。因此，加大對水輪機設備的檢修管理工作，提高檢修工作的質量，促使水電廠的運行效率大大提升，從而促進水力發電的良好發展，為我國社會做出重要貢獻。