水電站水輪發電機常見故障及維護管理探討

【摘 要】水輪發電機的維護管理是關鍵環節且是水電站發展的關鍵環節，應予以高度重視。本文首先簡要闡述了水電站水輪發電機的結構與工作原理，隨后就其常見故障進行概括，重點討論了水電站水輪發電機的維護管理，以期為水電站水輪發電機的維護管理工作提供一定的借鑒。

目前，由于國民經濟的快速發展，世界人口也在不斷增長，與之俱來的環境問題持續惡化，為了降低環境污染，大力發展可持續道路，我國迫切需要利用清潔能源來滿足人們對日常用電的需求。而水力發電是一種清潔、可再生的能源，開發水電資源可以有效降低溫室氣體排放量。由此我國致力于發展水力發電，到目前為止，水力發電已成為我國日常用電的重要來源之一。而水電站的維護管理對于水電站的長遠經濟效益有著十分顯著的影響，由此應將強對水電站發電設備的運營維護管理，從而有效保障水電站的安全運營，使其帶來源源不斷的經濟效益。水力發電的主要設備是水輪發電機組，其運行狀況是決定水電站能否順利完成生產任務的關鍵因素，在水電站發電中起著非常重要的作用。因此，探究水電站水輪發電機的維護管理具有重要意義。

1水輪發電機的結構與工作原理

目前，水電站的維護工作是水輪發電機的工作中的主要環節，水輪發電機的部件構成十分的復雜，主要由定子、轉子及勵磁裝置等設備構成。轉子主要是由風機、磁極、輪轂、端壓板、磁輪、輪臂、主軸、制動閥片等構件組成。

水電站主要是由水輪機帶動轉子的作用，水輪發電機組的發電原理為在與發電機同步運行的過程中，水輪發電機的勵磁繞組必須通過直流電流，從而產生發電機所需的磁場。在不斷切割旋轉磁場和定子繞組的過程中，定子繞組產生了正弦電動勢，且隨著時間變化不斷的產生電能，從而完成發電工作。

2常見故障

2.1溫度故障

在正常情況下，水輪發電機組在工作運行的過程中會不斷產生熱量，從而使得溫度會不斷的發生變化。當水輪發電機組長時間工作時，其就會不斷產生熱量，使機體溫度不斷攀升，當異常升溫達到一定程度時，將會對水輪發電機組，特別是導向發電機的軸承帶來極大的損傷。如果沒有定期維護、進行降溫處理，便會造成水輪發電機組運行故障，可能會使得機組推力瓦溫度過高會燒毀推力瓦，而轉子線圈溫度太高會使的線圈的絕緣損壞從而引發嚴重的事故，為發電站帶來嚴重的經濟損失。如果軸瓦的溫度幾乎上升到極限，就必須減少機組出力，甚至使其停止運行。由此需要在日常運行與維護工作中強化對溫度問題的重視，采取積極有效的方案加強事故的防范。

2.2甩油故障

如果水輪發電機的工作振幅過大，超過了限定的范圍，就會引發甩油故障。如果油箱里的油太多，超過了規定的標準值，也會使得水輪發電機在工作時，出現甩油故障。此外，油箱頂部是否有效密封也是影響甩油故障是否出現的重要影響因素，部分甩油故障的發生都是由油箱的密度不好而造成的。甩油故障會導致發電站水輪發電機的不良消耗增加，使得水輪發電機無法正常運行，埋下安全隱患。

2.3定子接地故障

水輪發電機定子繞組或與定子繞組直接相連的單相短路形成的電路稱為發電機定子接地現象。定子接地可分為永久接地、瞬時接地以及連續接地三種類型。當發電機運行時由于水輪發電機有輕微的接地，它將改變發電機轉子的正負兩極，從而導致轉子的兩個點出現接地故障，轉子的力量不能被充分利用，進而導致發電機出現振動和轉子過熱。

3水電站水輪發電機的維護管理

3.1日常檢查維護

水輪發電機組的定期維護通常從定期檢查、多次反復檢查和在機組正常運行狀態下停機維護等幾個關鍵方面開始。定期檢查和多次反復檢查是水輪發電機組日常維護的關鍵點。工作的具體內容包括進行固定的檢查并且就檢查結果進行詳細的記錄，有關發電機組的操作要標注出來。當發現運營參數發生變化出現故障時應及時檢修，深入分析故障原因，及時解決問題，消除安全隱患。例如，各個回路連接位置狀態，尤其是接觸部位，查看溫度是否升高，有無變色、變壓等現象。對于軸承、發電機等關鍵部件的溫度也應進行確認，可通過人工測試、設備測試等方式進行檢查。

3.2日常維護要點

水輪發電機的實際日常維護工作可以從以下幾個方面進行：首先，部件與日常維護工作具有緊密聯系，由此水輪發電機的每個部件的質量必須過關、并且應保障清潔工作的質量。在檢修中注意各部件之間的連接是否緊密，維護中還應確認各個工作部件能否順利和靈活操作。當水輪發電機運行1-3天后，滾動軸承的維護非常重要。

在維護工作中如果發現軸承間有著很大的空隙，且出現麻點時，應考慮更換新的零件。當發電機組持續運行時間達到2500-3000小時的時候，應檢查軸承，更換膠圈、皮帶等易損壞部位。另外，要對水封、擋水板等部位進行積極排查，確保其質量水平，觀測其工作狀態。每隔2-3年需要對水輪發電機組進行一次較大的維修，尤其要考慮軸承是否出現腐蝕狀況、轉輪焊接是否有開焊狀況，另外膠圈是否有損壞跡象。其次，機組的維護。在水輪發電機組的運行過程中，要嚴密監測各油壓表的各項指標。特別是調速器和壓油槽的指數應該近似相等。如果發現他們之間的數值差別很大，應及時停止維修工作。在發電機組即將停止運行時，通常會出現一個逐漸減速和緩沖的過程，機組要經歷低轉速運行。有必要對其進行集中控制，不要太久。當轉速達額定的35% -40%時，可以通過加閘來控制其運動。此外，為了防止發動機受濕氣侵蝕，應經常檢查油泵，必要時應對其進行切換和更新，確保油泵能夠保持正常的工作。

3.2故障處理方法

3.2.1溫度故障處理

針對出現的溫度故障，水電站相應人員必須及時檢修水輪發電機，并采取有效的預防措施。當水輪發電機的有功負荷或者定子電流超出額定值時，應該及時進行調整;如果測溫設備出現問題，應立即離開故障控制點，由維修人員進行處理;如果是空冷器有問題，應調整空冷器的出水閥開度，以上措施不明顯時，定子線圈和鐵芯繞組卻溫度超過120℃，應與停機調度有關。

3.2.2甩油故障處理

針對甩油故障，有關水電人員在定期檢修時，應結合水輪機的實際功率和油箱蓋的情況，將水輪機油箱承載油量控制在合理范圍內。另外，油的使用要科學，保持有的清潔，清潔的油呈現狀態為清涼、透明的。

3.2.3定子接地故障處理

在假接地的情況下，判斷真假接地的關鍵指標是相對接地電壓不增加，線路電壓不平衡。根據系統監控，以及內部接地的報告和調度，運行備用機組或轉移負荷，從而有效地解決停機故障。充分檢測外部接地情況后，明確實際的原因，嚴格按照調度要求上報實際調度處理情況。在接地選擇過程中，及時檢查發電機的接地電壓，一旦發現線圈呈現故障，應立即停止運行設備。

結語

綜上所述，水輪發電機是水電站的關鍵設備之一，對于水電站能夠安全運營，不斷獲取經濟效益有著直接影響。因此，其維護工作應作為水電站的重點關注工作，嚴格遵守水輪發電機組的相關規程，科學管理和使用設備，做好日常維護、維修工作。及時發現問題，并將問題扼殺在萌芽之中，最大限度的保障機組的正常運行，延長其使用壽命，以確水電站的安全穩定運行。

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作者簡介：

崔躍、男、1990-08、吉林榆樹、漢，本科，助理工程師，國電大渡河猴子巖水電建設有限公司，水電站運維方向、水電站水輪發電機常見故障及維護管理探討。

（作者單位：國電大渡河猴子巖水電建設有限公司）