水利水電工程建設中機電設備技術應用

陳明恩

杭州定川信息技術有限公司 浙江 杭州 310020

引言

近年來，我國的水利水電工程建設項目不斷增多，國內相關水利水電機電管理的質量和要求也越來越嚴格。從實際的生產需求來看，水利水電工程建設周期長，投產使用年限較長，在水利水電工程建設中，還需配置多種類型的機電設備，以提高對水資源的有效利用，促進水利水電工程高效運行。然而，在機電設備技術應用過程中，普遍存在著機電設備安裝不規范、運維不到位等問題，對水利水電工程運行埋下了安全隱患。基于此，水利水電工程要積極推進機電設備技術管理體系建設，規范機電設備安裝流程，提高機電設備安裝質量，同時引入先進的技術建立起機電設備自動化監控體系，實現對機電設備運行全過程的在線監控，從而不斷提升機電設備技術應用水平。

1 水利水電工程建設中機電設備技術應用存在的問題

水利水電工程建設需要利用大量的機電設備，這些設備對水利水電的生產和管理都有重要影響。機電設備的運行穩定性決定了項目運行效果。雖然我國在現代科學技術改革下采用了大量的先進技術，有效促進了我國水利水電工程建設，但是在實際的生產管理中也存在較多的問題導致水利水電工程出現運行故障。現針對機電設備技術的運用問題進行研究，內容如下。

1.1 技術標準通用性問題

水利水電工程中的機電設備類型多樣，需要配套安裝和運行，這就要求工程設計人員要合理確定機電設備型號，優化制定機電設備安裝方案，保證機電設備可靠運行[1]。但是，目前我國針對機電設備的技術標準僅圍繞某一類型機電設備量身定制，使得技術標準缺乏通用性，對水利水電工程的機電設備技術應用帶來一定困擾。同時，我國一些機電設備制造企業引入國家先進設計理念、設計標準，這雖然能夠提高某類型機電設備的技術水平，但同時也對機電設備安裝帶來了配套性較差的問題，并且很多零部件的配置標準較高，國內缺少這部分零部件供應，直接影響機電設備投入使用后的運行維護。

1.2 機電設備安裝問題

1.2.1 預留孔洞位置偏差。在實際的機電設備安裝中，安裝人員在確定定位尺基準線時未按照安裝規范技術要求操作，出現預留孔洞實際位置與安裝設計不相符的情況，影響后續安裝作業的開展。此外，當施工支撐模板存在質量問題導致混凝土澆筑引發模板變形時，也會造成預留孔洞位置偏差。

1.2.2 預留孔洞遺漏。機電設備安裝涉及復雜的電纜安裝，在機電設備安裝施工中，易出現預留電纜孔洞遺漏問題，導致電纜無法按照設備設計說明書正確安裝。在電纜轉彎處，為保證電纜順利通過，應預留出一定的空間，但是在實際安裝中經常出現預留空間不足的問題，如果此時強行通過電纜，則會造成電纜保護層破損，埋下機電設備運行安全隱患[2]。

1.2.3 設備尺寸偏差。機電設備安裝要按照施工圖紙操作，但是在實際安裝過程中，可能會出現設備安裝尺寸與施工圖紙標注尺寸不符的情況，影響機電設備安裝施工的順利開展。如，水利水電工程設計圖紙中會明確標注墊鐵、高程等基礎信息，但是土建施工圖紙一般不會標注此類數據，這樣會導致承重梁配筋作業時缺少對墊鐵厚度標準的參考，造成機電設備安裝尺寸與設計尺寸產生一定偏差。

1.2.4 螺栓連接松動。水利水電工程機電設備安裝要擰緊螺栓，固定設備零部件。但是，在實際安裝中經常出現螺栓螺母擰動過松或過緊的情況。當螺栓螺母擰動過緊時，可能會增大金屬部件之間的磨損，出現松脫問題，導致機電設備零部件出現安全隱患。同時，螺栓螺母連接易產生電熱效應，隨著機電設備運行時間的增長，螺栓螺母接觸面易出現氧化作用，增大電阻，引發機電設備運行溫度升高，增加發生短路的可能性。

1.2.5 隔離開關、斷路器安裝問題。在機電設備隔離開關安裝過程中，如果出現觸頭接觸面不足的現象，則可能會加速觸頭接觸面的電熱反應，導致電阻增大，造成觸頭損壞；在斷路器安裝中，如果出現斷路器觸頭安裝不正確或開斷閘速度異常的情況，則會引發斷路器觸頭溫度升高，增加熄弧時間，致使斷路器在短時間內增大壓力值，加大斷路器爆炸風險[3]。

1.3 機電設備運行故障問題

1.3.1 發電機組故障。在水輪發電機運行中，經常出現定子引出線縱向、橫向破裂問題，影響發電機組安全運行。當發電機組長期處于超負荷運轉的情況下，會引發定子溫度過高現象，造成發電機組常處于高溫狀態，縮減發電機組壽命。此外，水輪發電機組可能會存在著組合形式不合理的情況，造成油污現象較為普遍，埋下了安全隱患。

1.3.2 異步電機故障。異步電機在運行階段經常發生以下兩類故障：一類是機械故障，常發生在軸承、轉軸、風葉處等部位。另一類是電氣故障，通常因導電部分故障而引起異步電機故障，如電刷故障、定子繞組故障等。

2 水利水電工程建設中應用機電設備技術的有效對策

加強水利水電工程建設，做好機電設備技術管理，可有效提升水利水電工程的建設質量，提升工程建設質量。對此，針對存在的技術通用性、設備安裝和使用故障等提出以下措施建議。

2.1 加強機電設備安裝管理

2.1.1 審核施工圖紙。在機電設備安裝前，要全面了解水利水電工程建設整體情況，深入到施工現場掌握機電設備安裝運行環境，在熟悉機電設備運行功能的前提下，審核施工圖紙是否與現場施工情況相符，之后根據施工圖紙進行機電設備安裝，跟蹤檢查重要的機電設備安裝情況，為保證水利水電工程整體質量打下基礎[4]。

2.1.2 規范重點機電設備安裝。水利水電工程中的機電設備安裝要嚴格執行相關技術規程，規范各項安裝操作，具體包括以下方面：加強施工現場安全防護、用電與照明、有限空間作業、底層作業、焊接與切割作業、起重運輸作業的安全管控，為機電設備安裝創建良好作業條件；在泵站主機泵安裝中，要檢查水泵部件的完好性，規范安裝水泵固定部分、轉動部分、主軸密封、水導軸承、釘定子、轉子、上機架和機組軸線等部位的安裝，埋設電機基礎，整體清理電機設備；在水電站水輪機安裝中，規范安裝尾水管、座環、蝸殼、導水機構、接力器、進水閥等部件，對蝸殼進行水壓試驗；在發電機安裝中，根據設計要求埋設基礎，規范安裝定子、發電機上下機架、推力軸承等部件，試驗檢查制動閘安裝情況，及時調整機組總裝和軸線；在電氣設備安裝中，要規范安裝發電機電壓設備、封閉組合電器、敞開式開關站設備、直流系統設備、電纜、廠用電系統設備、計算機監控系統設備等，在安裝后進行電氣試驗和接地系統測試。在機電設備安裝后，對機組啟動試運行，包括沖水試驗、空載運行、負載運行和72h試運行，檢查機電設備運行的安全性[5]。

2.1.3 做好機電設備安裝的協調工作。在水利水電工程建設中，土建施工和機電設備安裝是工程的重要組成部分，兩者之間相輔相成，應做好兩項子工程的協調工作。機電設備安裝要根據土建施工進度做好安裝安排，對需要預留的孔洞，要派安裝人員提前與土建施工方溝通協商，減少安裝期間不必要的重復性建設。如，在預埋電線管、水管中，機電設備安裝人員要與土建工程施工班組溝通，配合土建施工人員完成管線預設；在機電設備安裝環節，如果遇到土方開挖變形情況，則要及時與土建施工方溝通，由土建施工隊伍及時處理變形問題。

2.1.4 加強交叉施工管理。水利水電工程在開展機電設備安裝施工時，要合理安排安裝施工進度，優化調整機電設備安裝的交叉作業，根據不同的安裝區域、安裝場地，分配專業安裝人員完成機電設備安裝工作，協調處理各專業的交叉作業，提高機電設備安裝效率。

2.2 加強機電設備運行維護

2.2.1 做好維修保養工作。在機電設備投入使用后，經過一段時間的運行會出現損耗程度不同的零部件破壞，影響機電設備運行的安全性。所以，必須加強機電設備運行階段的維護保養，對供排氣系統、供排油系統、發電機組、變壓器、電纜、發電機、水輪機等重點機電設備進行檢查，及時識別故障安全隱患，記錄各部件的更換情況，保證機電設備安全可靠運行[6]。此外，在維修保養工作中，要圍繞重點機電設備建立起故障診斷程序，當發生故障時，能夠根據診斷程序快速鎖定故障所在部位，在最短時間內排除故障。

2.2.2 發電機組故障維修。定期檢查機電設備電纜完好情況，在電纜外皮增加安全保護套，及時更換已經發生外皮損壞的電纜；在距離弱電豎井較近的地方設置配電間，當發電機組定子旋轉過快造成發電機組溫度上升時，能夠發出預警信息，排除設備局部升溫造成的設備故障隱患；檢查組合軸承的組合形式是否合理，要求軸承端蓋密封嚴實，不得出現漏油現象。

2.2.3 異步電機故障維修。在異步電機發生故障時，維修人員要準確判定故障發生位置，合理判斷故障原因，制定故障維修技術方案。在故障診斷中，維修人員要全面掌握異步電機溫度、聲音、運行荷載和具體操作情況，根據儀表測量數據分析故障發生部位，統一更換已經損壞或嚴重老化的零件；當異步電機發生漏電現象時，要全面檢查線路完好情況和連接情況，避免因漏電問題引發機電設備故障。

2.3 采用機電設備自動化監控技術

水利水電工程建設要運用自動化監控技術實現對機電設備運行全過程的監控管理，提高機電設備運行效率，及時識別和消除故障隱患，保障水利水電工程安全運行。

2.3.1 搭建自動化監控平臺。水利水電工程建設要引入先進的自動化控制技術滿足新型機電設備自動化控制要求，建立起多元化控制模式，實施自動化監控技術方案，盡量采用通用型監控技術標準，將機電設備都納入到自動化監控系統中，推進機電設備運行控制向智能化方向發展[7]。

2.3.2 搭建遠程監控系統。水利水電工程建設可搭建基于GIS的監控系統，對機電設備運行、維護、改造進行監測，并智能化調度機電設備運行，滿足機電設備運行的在線狀態監控。在遠程監控系統運行中，借助先進技術檢測出機電設備運行故障隱患，當安全技術指標超出規定限值時，及時向運維人員發出預警提示，便于運維部門針對性開展機電設備維護檢修工作。

2.3.3 智能化調度管理。水利水電工程可建設聯合定位檢測系統，運用信息技術實現對機電設備的自動化調度，輔助調度中心快速做出調度決策。在聯合定位檢測系統的支持下，能夠縮短設備動態指令發布時間，提高機電設備控制效率。同時，定位檢測系統還能夠自動化控制機電設備的運行流程，對部分流程進行改造升級，進一步提升機電設備運行效率。

2.4 加強技術檔案管理

水利水電工程建設要重視機電設備技術資料的收集整理，建立起完整的機電設備技術管理檔案，對檔案資料統一編號，定期檢查技術資料的歸檔情況。在水利水電工程的運行階段，要及時更新機電設備技術資料，詳細記錄機電設備安裝情況、使用情況、維修情況和保養情況，為全面管理機電設備運行提供資料依據。

3 結束語

綜上所述，機電設備技術的應用是水利水電工程建設管理的重點，在機電設備技術應用過程中，要結合水利水電工程整體情況合理設計機電設備施工圖紙，規范各類機電設備的安裝流程，提高機電設備安裝工程質量。在機電設備投入使用階段，要做好監控、維護、保養和故障排除工作，始終保持機電設備處于良好的技術狀態，進而保障水利水電工程安全高效運行。