水電站機械常見故障檢修技術的應用

李牧星

湖南省水運建設投資集團有限公司土谷塘航電樞紐分公司 湖南 長沙 410000

社會發展下生產生活中用電需求量加大,電能供應壓力加大。水力發電作為清潔發電方式為社會供應了大量電能,其發展受到國家重視。作為水力發電的核心,水電站的運行狀態對整個發生作業情況有著直接影響。但在其運行過程中,由于機械故障問題往往影響到正常發電,因此要保障水電站良好運行,必須處理好其使用中機械問題,科學有效利用檢修技術排除機械故障,確保其工作性能良好、延長使用壽命。

1 水電站機械故障檢修類型

水電站機械檢修方式主要有四種,根據不同的故障類型采用不同的檢修方法。檢修的內容包括水力機械設備、供配電設備、輔機系統、通信系統和其他各類機電設備檢修維護,全面涵蓋了水電站各項系統和設備,主要目的是通過檢修維護保障機械、系統和水電站穩定運行。

1.1 故障檢修

故障檢修往往為事后檢修,存在檢修事件緊迫、設備異動明顯的情況,因此對水電站的正常運轉影響比較嚴重,不僅容易造成嚴重損失,且會影響到工作人員心理,在事故發生前應及時察覺,并盡量避免其發生。

1.2 定期檢修

定期檢修屬于預防性檢修措施,以時間為基礎根據設備磨損、老化規律等事先確定檢修等級、項目、時間間隔和檢修方式等。具體檢修過程中,檢修人員主要對相關機械設備可用性進行核查,以及時檢測、處理其隱患。一般利用春秋季用電低峰期進行檢修,這種檢修方式由于其低成本時間段優勢,因此是行業內常用維修方式。

1.3 優化維修

優化維修的作用是對水電站機械故障和設備質量問題根本原因作出詳細解析、在對故障成因明確后,有針對性的改良機組機械設備技術、性能,提高人員水平。比如水電站供水體系改造,通過優化供水系統和冷卻裝置,可以有效提升機械設備性能。要注意這種檢修方法要求作業人員具備較高層次專業水平,只有較高的人員整體水平才能起到降低事故率、延長機械使用年限的效果。

1.4 狀態檢修

各類機械設備在經過長期運行后,會產生不同程度損耗從而改變其部分參數。狀態檢修就是檢修人員結合運行人員對機械設備實時觀察的結果,掌握其變化狀態中相關參數情況,判斷機械設備是否可繼續投入使用,并在即將出現故障前及時采取措施加以解決[1]。

2 水電站機械常見故障檢修技術的應用

2.1 主閥常見故障檢修

（1）開啟時取法平壓。開啟主閥過程中為減小操作力和震動,使機組平穩啟動,應平壓靜水開啟。但在實際操作后可能出現無法實施平壓的情況,常見原因就是導葉未關嚴泄漏嚴重、蝸殼排水閥未關嚴、堵塞旁通管路未開啟手動閥等。在檢修中主閥全關、活動導葉,要將雜物清除、全關導葉。檢查蝸殼排水閥和旁通管各閥門,確保其位置正確。根據實際情況確認主閥止漏蓋是否縮回,活門為自由狀態需手動將主閥開啟。

（2）手動開關不動作。發生該故障一方面可能是操作油壓比較低,一方面則可能是堵塞油壓閥、操作電磁閥。以及油路短路。如果是油路短路問題,則會不斷降低壓油裝置,主閥無法動作。檢修中要檢查油路閥門,確認其是否正確。電磁閥執行往返操作,無法正常開啟的情況下操作要停止,將電磁閥更換好。油路短路則先復歸操作之后檢修,無法關閉主閥需停機處理,處理好之后機組才可再次啟動。

（3）自動開關不動作。發生此故障除了手動開關不動作原因外,還可能是以下原因引起的。首先是操作電源斷線、熔斷器熔斷、電磁閥線圈燒毀等,其次是沒有輸入壓力與行程開關,自動開關基本條件不具備。檢修中需檢查熔斷器容量是否滿足要求,不符合要求則需更換熔斷器,然后試合。檢查壓力開關閥門是否開啟,以及行程開關變位情況。導葉全開情況下需手動開關,并檢查主閥。

2.2 調速器故障檢修

（1）主配壓閥發卡。在主配壓閥發在卡開啟側,導葉會被開到最大,此時并網機組過負荷導致未并網機組異常過速。如果在關閉位置發卡,此時導葉全關,并網機組會調相運行,未并網機組直接停機。如果發卡位置在中間,則調速器無法正常開關導葉,機組故障會導致跳閘、機組過速,靜止情況下此故障難以及時發現,增減導葉開度則會發現該故障。對此檢修中,如果主配壓閥在開啟側發卡主閥將關閉,如果發卡在關閉和中間兩個位置則需敲擊機組、反復增減沖擊,未并網機組在停穩后執行上述操作。

（2）反饋中斷。水電站調速器反饋方式有兩種,即自復中式、機械復中式。自復中調速器只能在機械開限回復中使用反饋鋼繩,而機械復使用的反饋鋼繩,其作用主要是回復主配壓閥和抵消負反饋。反饋鋼繩斷裂會產生嚴重后果。并且電氣反饋中拉桿斷裂、脫開也會造成嚴重影響。檢修中機械反饋鋼繩斷裂的情況下機械液壓系統無法回中,有增調節信號則情況與主配壓閥開啟側發卡相似。有減調節信號則類似主配壓閥關閉側發卡的情況。因此前者需關閉主閥,后者需敲擊并網機組并反復增減沖擊。如果發現反饋鋼繩斷裂,則需關閉主閥后再進行其它處理,不可擅自操作調速器。

（3）調速器抽動。此情況下表會引發負荷波動影響機組正常并網,并網中沖擊電網,引發燒毀壓油泵等事故。產生抽動的原因,一是引水系統壓力大幅波動,二是調速系統管路進氣量大,三則是選擇了錯誤的調節參數以及電氣部分故障。檢修中,應先停止全部并未操作切換為手動方式,調整壓油裝置油面到正常狀態。長時間停機后,要采用手動方式適當活動調速器關閉主閥,再重新啟動。由專業的電氣班組人員對電氣部分檢查,確認是否由于電氣故障引發抽動。

2.3 發電機故障檢修

（1）絕緣設置失效。發電機絕緣設置失效會影響到發電機運行,引發安全事故。其失效主要為主絕緣損壞、絕緣損壞。如果發電機設計制作環節不足或者工作條件不好,則會損壞主絕緣,需要通過加固鐵芯、避免電腐蝕來進行解決。如果鐵芯穩固性較差,需要將線圈槽楔打緊,或者向綁扎好的無緯玻璃絲噴灑環氧樹脂進行加固。如果勵磁系統直流回路、交流回路中設備故障、兩次接地,則會導致發電機轉子絕緣失效。此時需檢查回路查找故障點,然后將漏電電源綁扎或者更換。勵磁系統兩次接地其導電環表面需減少飛邊,并且將罩殼中污漬清理干凈,引線接入電極方向也要改變。

（2）機組溫度過高。機組溫度過高比較常見,主要是定子和轉子電力、通風系統運行等出現問題。故障檢修中需根據運行狀態下發電機電負荷、定子電力密度判斷熱負荷是否正常,采取措施進行解決。排除了第一種因素,則需計算發電機運行中空氣冷卻器帶走總損耗、總換熱容量,后者比前者小,機組中需加設空氣冷卻器防止機組過熱。此外,通風系統故障導致發電機組溫度過高,可以改造風扇、擋風板結構,使系統散熱能力加強[2]。

2.4 變壓器故障檢修

（1）油位異常。變壓器油位異常會導致故障,因此需檢查判斷其油位是否過高或過低,采取措施將其控制到一定范圍。冷卻器故障則會導致油位過高,原因主要是堵塞了冷卻器導致油液無法流通而升高。加油量過高則會導致油位過高,需要將多余的油放出、清理污垢,以解決問題。油位過低則將油量不足,出現漏油現象則需盡快修理,瓦斯保護不可從跳閘改為信號。

（2）鐵芯過熱。變壓器鐵芯關系著電磁性能,存在形式為閉合磁路,需依托鐵芯布置線圈。變壓器中鐵芯過熱為常見問題,主要原因就是電源電壓過高、繞組短路、鐵芯接地等,需細致排查故障原因[3]。電源電壓問題則需根據其實際情況適當調低,鐵芯飛邊則需打磨光滑其表面,繞組短路故障應加強其絕緣性能。堵塞油道則需清理干凈其中的雜質,使其保持暢通。鐵芯接地故障應選擇紫銅片替換原先接地片,將裸露在外部分用絕緣物體包裹住。

3 水電站機械常見故障檢修管理策略

（1）完善管理制度與臺賬系統。為保證水電站機械檢修管理有效性,需長期性管理,制定工作規劃和管理體制。并推動設備管理系統化形成完善的管理體制,樹立起良好危機意識和責任意識。管理體制和臺賬系統包含機械采購、設備使用監督管理、檢測計劃和維修機制等。

（2）引進先進檢修技術。管理層前期需做好機械故障檢測,并有效處理發生故障,以盡量減少事故發生。當前出現不少先進檢修技術,管理人員需重視新技術研發使用,引入有效新型技術,保障水電站運行。

結束語

水電站機械維護保養關系著水電站生產安全性、穩定性,通過機械故障檢修降低其生產風險,控制好日常生產,從內部保障水電站生產總體要求,以達到精度生產、安全生產,保障其生產效益。