新投水電站水輪發(fā)電機(jī)組及水力機(jī)械缺陷分析

周 琪

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051）

0 引言

某水電站首臺機(jī)組于2021年6月并網(wǎng)發(fā)電，最后一臺機(jī)組于2021年10月并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電后，設(shè)備總體運(yùn)行穩(wěn)定。截至2021年年底，電站共登記518條缺陷。對缺陷有效性進(jìn)行確認(rèn)（去除廢止缺陷等）后，最終確認(rèn)有效缺陷431條。在此基礎(chǔ)上，本文對與水輪發(fā)電機(jī)組及水力機(jī)械相關(guān)的共計(jì)142條有效缺陷進(jìn)行分系統(tǒng)（設(shè)備設(shè)施）、多維度（設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理）分析，找出其中的共性問題，并列舉部分典型案例，提出建議防范措施，對后續(xù)電力生產(chǎn)工作具有重要指導(dǎo)意義。

1 缺陷分析

與水輪發(fā)電機(jī)組及水力機(jī)械相關(guān)的有效缺陷共142條。其中設(shè)計(jì)方面缺陷共16條、制造方面缺陷共32條、安裝調(diào)試方面缺陷共89條、運(yùn)行管理方面缺陷共5條。

對缺陷進(jìn)行分系統(tǒng)（設(shè)備設(shè)施）、多維度（設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理）分析如下：

1.1 水輪發(fā)電機(jī)組

包括發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備、勵磁系統(tǒng)及其附屬設(shè)備、水輪機(jī)及其附屬設(shè)備、調(diào)速器及其附屬設(shè)備。

水輪發(fā)電機(jī)組共登記缺陷59條。其中設(shè)計(jì)方面缺陷共3條、制造方面缺陷共11條、安裝調(diào)試方面缺陷共44條、運(yùn)行管理方面缺陷共1條。包括：

圖1

1.1.1 發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備

共登記缺陷17條，其中：

（1）制造原因引起的2條，案例：1號發(fā)電機(jī)出口PT柜微機(jī)消諧裝置損壞。1號發(fā)電機(jī)出口電壓互感器14YH A相保險(xiǎn)熔斷。

（2）安裝原因引起的14條，案例：1號發(fā)電機(jī)上端軸與轉(zhuǎn)子的接觸面不佳，導(dǎo)致運(yùn)行過程中擺度發(fā)生變化。管箍未擰緊導(dǎo)致1號發(fā)電機(jī)滑環(huán)室內(nèi)-X、+Y方向碳粉收集裝置軟管脫落。1號發(fā)電機(jī)主軸與下導(dǎo)油槽蓋板接觸式密封發(fā)生接觸摩擦。2號機(jī)中性點(diǎn)接地變控制屏進(jìn)線電纜保護(hù)絕緣套脫落。電氣一次回路異常導(dǎo)致1號機(jī)有功偏差異常。1號機(jī)中性點(diǎn)接地變電磁鎖本體損壞，機(jī)械鎖連桿變形導(dǎo)致柜門關(guān)閉不嚴(yán)。2號發(fā)電機(jī)出口電壓互感器電壓異常。1號發(fā)電機(jī)接地變鐵芯柱與磁軛插縫片與基礎(chǔ)槽鋼接觸導(dǎo)致發(fā)電機(jī)接地變鐵芯多點(diǎn)接地。2號發(fā)電機(jī)碳粉收集裝置接觸器A相接觸不良，導(dǎo)致電機(jī)缺相。4號機(jī)2號高壓油頂起油泵電源開關(guān)合閘指示燈接線松動。2號發(fā)電機(jī)16號磁極下端處磁軛鍵擋塊有一處裂紋。1號發(fā)電機(jī)磁軛加強(qiáng)鍵兩邊的焊縫有15處裂紋。法蘭螺栓未緊固到位導(dǎo)致1號機(jī)高壓油泵進(jìn)油總閥法蘭滲油。2號機(jī)集電環(huán)罩2號測點(diǎn)溫度與上導(dǎo)油槽2號測點(diǎn)溫度RTD接線接反。

（3）運(yùn)行管理原因1條，案例：運(yùn)行人員對高壓油系統(tǒng)工作原值理解不全面。

1.1.2 勵磁系統(tǒng)及其附屬設(shè)備

共登記缺陷6條，其中：

（1）制造原因引起的5條，案例：功率柜通訊線走線方式存在干擾，導(dǎo)致3號機(jī)1號、4號機(jī)1號功率柜上勵磁系統(tǒng)智能均流裝置告警燈點(diǎn)亮。1、2號機(jī)出口側(cè)電壓監(jiān)視繼電器可靠性差導(dǎo)致誤報(bào)警。4號機(jī)1號功率柜+C相可控硅損壞。

（2）安裝原因引起的1條，案例：1號機(jī)勵磁變低壓側(cè)C相電纜外殼保護(hù)絕緣套脫落。

1.1.3 水輪機(jī)及其附屬設(shè)備

共登記缺陷16條，其中：

（1）設(shè)計(jì)原因引起的3條，主要案例：某臺機(jī)1臺頂蓋泵啟動后，水流通過頂蓋自流排水總管時產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，將其它頂蓋排水支管的逆止閥打開抽水，最終導(dǎo)致1～4號組頂蓋排水泵流量開關(guān)異常報(bào)警。

（2）安裝原因引起的10條，案例：濾水器控制腔上端蓋把合螺栓松動導(dǎo)致3號機(jī)主軸密封備用供水濾水器上端滲水。水導(dǎo)油槽蓋板搭接式密封在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生摩擦，主軸及密封蓋板受熱膨脹；同時瓦間隙偏大，兩種因素累積導(dǎo)致1號機(jī)運(yùn)行期間水導(dǎo)擺度異常升高。1號機(jī)液壓鎖定接力器下方放空閥門閥芯處密封不嚴(yán)導(dǎo)致操作手柄處滲油。1號水輪機(jī)15～16號、16～17號導(dǎo)葉立面間隙不合格。把合螺栓松動導(dǎo)致1、4號機(jī)主軸密封主用供水濾水器上端蓋滲水。水力控制器排污閥被異物卡住導(dǎo)致1號機(jī)主軸密封濾水器滴水。把合螺栓松動導(dǎo)致2號機(jī)主軸密封備用供水管路2號濾水器上端一個螺母處間歇性向外冒水。把合螺栓松動導(dǎo)致1號機(jī)主軸密封主用供水管路1號濾水器上端一個螺母處間歇性向外冒水。把合螺栓松動導(dǎo)致4號機(jī)主軸密封備用供水濾水器上端滲水。

（3）制造原因3條，主要案例：4號機(jī)主軸密封主用密濾器出水閥閥門本體出現(xiàn)缺陷。

1.1.4 調(diào)速器及其附屬設(shè)備

共登記缺陷20條，其中：

（1）安裝原因引起的19條，案例：3號機(jī)調(diào)速器油壓裝置輔助油泵進(jìn)口Y型過濾器有異物堵塞，導(dǎo)致油泵本體故障。2號發(fā)電機(jī)輔控測速探頭與齒盤距離偏大導(dǎo)致報(bào)警。1、4號機(jī)調(diào)速器油壓裝置壓力開關(guān)、變送器接頭螺栓緊固未到位，且接頭螺紋處未采取有效密封措施導(dǎo)致接頭滲油。接頭緊固未到位導(dǎo)致1號機(jī)機(jī)械過速供油管路接頭有輕微滲油。1號機(jī)過速裝置液控閥至事故配壓閥控制油管路接頭未安裝密封圈導(dǎo)致輕微滲漏。2號機(jī)調(diào)速器主配位置開關(guān)安裝位置不合適導(dǎo)致關(guān)方向動作信號異常。1～4號機(jī)調(diào)速器油壓裝置3號油泵前端下方螺堵無密封墊，且油泵進(jìn)口管路接頭密封損壞導(dǎo)致滲油。1號機(jī)調(diào)速器油壓裝置1號油泵出口溢流閥整定值漂移導(dǎo)致油泵運(yùn)行超時。齒盤探頭間距過大導(dǎo)致4號機(jī)調(diào)速器觸摸屏異常。鎖錠行程開關(guān)機(jī)械擋片松動，且擋片行程與行程開關(guān)不匹配，導(dǎo)致遠(yuǎn)方操作4號機(jī)接力器液壓鎖錠時，出現(xiàn)異常。2號機(jī)調(diào)速器測壓儀表箱內(nèi)壓油罐壓力變送器表前閥接頭密封失效導(dǎo)致滲油。1號機(jī)事故低油壓至水機(jī)保護(hù)壓力開關(guān)表前閥接頭密封失效導(dǎo)致滲油。油泵出口溢流閥整定值漂移導(dǎo)致1號機(jī)調(diào)速器油壓裝置2號油泵運(yùn)行超時。油泵出口溢流閥整定值漂移導(dǎo)致2號機(jī)調(diào)速器油壓裝置輔助油泵運(yùn)行超時。接頭O型圈無壓縮量導(dǎo)致2號機(jī)事故配控制油、機(jī)械過速供油、液壓鎖定供油、事故配控制油回油管路接頭有輕微滲油。

（2）制造原因引起的1條，案例：上級開關(guān)跳閘導(dǎo)致1號機(jī)調(diào)速器油壓裝置3號油泵失電。

水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備主要是安裝原因?qū)е碌臐B水、滲油以及異物導(dǎo)致的油、水系統(tǒng)告警等缺陷，其次是制造原因?qū)е碌墓δ苁茏璧热毕荨＝ㄗh防范措施為在建設(shè)期加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理力度；設(shè)備投運(yùn)后擇機(jī)進(jìn)行消缺；在設(shè)備檢修期間清洗管路。

1.2 水力機(jī)械

包括廠內(nèi)起重設(shè)備，技術(shù)供水系統(tǒng)，檢修、 滲漏排水系統(tǒng)，壓縮空氣系統(tǒng)，油系統(tǒng)，水力監(jiān)視測量系統(tǒng)。

水力機(jī)械方面缺陷共登記缺陷83條。其中設(shè)計(jì)方面缺陷共13條、制造方面缺陷共21條、安裝調(diào)試方面缺陷共45條、運(yùn)行管理方面缺陷共4條。包括：

1.2.1 技術(shù)供水系統(tǒng)

共登記缺陷48條，其中：

（1）設(shè)計(jì)原因引起的7條，主要案例：電動閥在動作時振動大，導(dǎo)致技術(shù)供水濾水器排污閥上板件頻報(bào)電動閥動作信號（1號機(jī)2號濾水器先后出現(xiàn)2次、2～4號機(jī)1號、2號濾水器各1次）。

圖2

（2）制造原因引起的16條，案例：2號機(jī)技術(shù)供水安全閥排水閥前安全泄壓閥控制管路關(guān)閉速度控制閥破裂導(dǎo)致刺水。濾水器壓力開關(guān)故障導(dǎo)致2號機(jī)1號技術(shù)供水濾水器前后壓差高告警。1號機(jī)2號、2號機(jī)1號技術(shù)供水濾水器上排污閥電動閥主電路板件故障。4號機(jī)2號技術(shù)供水濾水器上排污閥電動閥運(yùn)行程序卡頓導(dǎo)致開度監(jiān)測異常。RTD主通道跳變導(dǎo)致2號機(jī)空冷器支管進(jìn)水6號溫度信號刷屏。2號機(jī)水導(dǎo)軸承冷卻水進(jìn)水壓力變送器故障。1號機(jī)1號濾水器差壓開關(guān)故障報(bào)警。壓力開關(guān)內(nèi)部銹蝕，接點(diǎn)動作后未正常復(fù)歸導(dǎo)致1號機(jī)2號濾水器差壓持續(xù)高報(bào)警。1號機(jī)空冷器5號流量開關(guān)故障導(dǎo)致報(bào)警。運(yùn)行時振動較大導(dǎo)致電動閥本體彈簧端子接線松動，引發(fā)3號機(jī)2號技術(shù)供水濾水器上排污閥監(jiān)控報(bào)故障信號。下導(dǎo)冷卻器節(jié)流閥后壓力表檢定不合格。電動閥本體電源模塊損壞導(dǎo)致減壓閥進(jìn)水閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)掉相。

（3）安裝原因引起的23條，案例：1號主變B相2號冷卻器濾網(wǎng)有大量樹渣、石子等雜物堵塞。1號機(jī)空冷器9、11號支管冷卻水出口流量開關(guān)未校準(zhǔn)導(dǎo)致流量低報(bào)警。3號機(jī)/公用供水總管聯(lián)絡(luò)閥上端法蘭靠墻側(cè)焊縫存在砂眼導(dǎo)致刺水。壓力變送器接頭處生料帶纏繞不足導(dǎo)致4號機(jī)推力外循環(huán)系統(tǒng)外循環(huán)交換器2、3水出口監(jiān)測壓力變送器接頭處漏水。螺栓未緊固到位，上端蓋密封未壓緊導(dǎo)致3號機(jī)水導(dǎo)冷卻器出水閥滲水。冷卻器濾網(wǎng)堵塞導(dǎo)致1、2號主變冷卻器水流量低。2號機(jī)推力外循環(huán)熱交換器總進(jìn)水、出水溫度、空冷器總出水溫度RTD接線錯位導(dǎo)致溫度異常告警。靈敏度偏移導(dǎo)致1號機(jī)空冷器8、11號冷卻支管冷卻水出口流量異常報(bào)警。濾水器內(nèi)部蓮花盤與下排污轉(zhuǎn)盤之間存在異物卡阻導(dǎo)致1號機(jī)2號技術(shù)供水濾水器減速機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動。1號機(jī)空冷器5號、9號支管冷卻水出口流量開關(guān)異常告警。力矩設(shè)置過小導(dǎo)致3號機(jī)2號減壓閥出水閥分合不成功。開閥力矩設(shè)置過小導(dǎo)致4號機(jī)技術(shù)供水電動蝶閥開閥異常。運(yùn)行時振動較大導(dǎo)致電動閥本體接線松動，2號機(jī)2號技術(shù)供水濾水器上排污閥報(bào)警。部分管路焊縫存在裂紋導(dǎo)致尾水廊道層1號機(jī)蝸殼取水管（豎直段）焊接連接段有輕微滲水。長時間運(yùn)行應(yīng)力導(dǎo)致焊縫開裂造成公用供水總管靠1號機(jī)側(cè)彎頭約有10cm長的焊縫刺水。節(jié)流閥閥桿密封壓蓋把合螺栓松動導(dǎo)致4號機(jī)空冷器節(jié)流閥漏水。1～4號機(jī)技術(shù)供水部分電動閥關(guān)閥扭矩設(shè)值不夠。大量鐵釘、焊渣、石子等雜物堵塞導(dǎo)致1號主變C相冷卻器控制柜1號冷卻器報(bào)警。密封墊破損導(dǎo)致1號主變C相2號冷卻器滲水。1號主變B相3號冷卻器濾網(wǎng)有大量樹渣、石子等雜物堵塞導(dǎo)致流量低。

（4）運(yùn)行原因引起的2條，主要案例：檢修人員在監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)將機(jī)組冷卻水流量信號做報(bào)警矩陣處理后未及時告知運(yùn)行人員。

1.2.2 檢修、滲漏排水系統(tǒng)

共登記缺陷10條，其中：

（1）安裝原因引起的8條，主要案例：泵控閥上腔進(jìn)水控制管路被雜質(zhì)堵塞導(dǎo)致廠房2號無油滲漏排水泵閥控超時。泵控閥機(jī)械結(jié)構(gòu)針閥開度調(diào)整不合適導(dǎo)致廠房無油滲漏排水系統(tǒng)2、3號排水泵停泵超時。

（2）制造原因引起的2條，主要案例：軟啟故障導(dǎo)致報(bào)4號排水泵軟啟故障及機(jī)檢修排水綜合故障。

1.2.3 壓縮空氣系統(tǒng)

共登記缺陷7條，其中：

（1）制造原因引起的2條，主要案例：因電磁閥閥芯卡澀2號檢修空壓機(jī)出口過濾器排污電磁閥無法動作排污。

（2）安裝原因引起的4條，主要案例：閥芯內(nèi)部存在一片大小約10 mm×1.5 mm鐵屑導(dǎo)致1號中壓空壓機(jī)出口過濾器排污閥電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)。螺紋密封失效導(dǎo)致2號檢修空壓機(jī)出口軟管與法蘭螺紋連接密封處微漏。法蘭之間密封墊破損導(dǎo)致2號機(jī)調(diào)速器壓油罐補(bǔ)氣支管第2個連接法蘭漏氣。

（3）運(yùn)行原因引起的1條，案例：施工方在使用壓縮空氣后未將表前閥排氣閥關(guān)閉到位，導(dǎo)致中壓空壓機(jī)控制系統(tǒng)頻繁啟動并報(bào)警。

1.2.4 油系統(tǒng)

共登記缺陷18條，其中：

（1）設(shè)計(jì)原因引起的6條，主要案例：油位高和過高原始定值不符合現(xiàn)場實(shí)際，導(dǎo)致2號機(jī)接力器位移顯示異常、分閘瞬間監(jiān)控報(bào)外部故障、推力油槽油位高報(bào)警。

（2）制造原因引起的1條，案例：4號機(jī)發(fā)電機(jī)溫度儀表屏顯示屏故障。

（3）安裝原因引起的11條，主要案例：法蘭密封墊損壞導(dǎo)致2號機(jī)推力外循環(huán)系統(tǒng)兩臺濾油器中間的管路懸掛油滴。2號機(jī)推力外循環(huán)1號油泵出口壓力開關(guān)送機(jī)組LCU壓力接點(diǎn)與送推力外循環(huán)控制柜壓力接點(diǎn)公共端接反導(dǎo)致2號機(jī)推力外循環(huán)1號油泵出口壓力顯示異常。管螺紋接頭密封失效導(dǎo)致1號機(jī)4號推力冷卻器取油樣閥前管路接頭滲油。法蘭螺栓未緊固到位導(dǎo)致1號機(jī)高壓油泵進(jìn)油總閥法蘭滲油。

水力機(jī)械主要是安裝原因（異物）造成的漏水、滲油、漏氣；其次是制造原因?qū)е碌穆┧B油、漏氣及功能異常；以及設(shè)計(jì)原因（主要油、水、氣定值設(shè)置）導(dǎo)致的缺陷。防范措施建議為在建設(shè)期增強(qiáng)與設(shè)計(jì)的溝通，高度重視油、水、氣定值設(shè)置；在過渡期做好運(yùn)行區(qū)域與安裝區(qū)域隔離；設(shè)備投運(yùn)后擇機(jī)開展消缺工作；在設(shè)備檢修期間清洗管路，并核對二次接線。

2 結(jié)語

本文在對登記缺陷有效性進(jìn)行確認(rèn)（去除廢止缺陷等）基礎(chǔ)上，對與水輪發(fā)電機(jī)組及水力機(jī)械相關(guān)的共計(jì)142條有效缺陷進(jìn)行分系統(tǒng)（設(shè)備設(shè)施）、多維度（設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理）分析，找出共性問題，同時列舉部分典型案例，提出來相應(yīng)措施，對后續(xù)電力生產(chǎn)工作具有重要指導(dǎo)意義。