分析水輪發電機轉子磁極線圈開裂故障及處理措施

廣東梅雁吉祥水電股份有限公司單竹窩水電站 沈 杰

1 引言

隨著我國綜合國力的不斷的提升，國家的各項經濟建設均取得了舉世矚目的成就，人民群眾的幸福感、獲得感、歸屬感不斷增強。尤其是近年來各項大型基礎設施建設不斷推進，修路架橋和建設高鐵站、建設水電站等一大批世界性工程拔地而起，為國家的全面建設發揮了重要的作用。對于水電站而言，在全面建設并投入使用的過程中，對國家的電力能源安全發揮了應有的作用。然而水電站在發電過程中，水輪發電機轉子出現開裂的問題是擺在各級工程技術人員面前主要問題。

2 水輪發電機轉子磁極線圈開裂的概念

2.1 水輪發電機轉子磁線圈的概念

所謂水輪發電機轉子磁線圈是指，在水力發電過程中利用水流的力量進行發電，從而有效發揮作用的過程，而對于磁線圈而言是有效保證轉子在轉動過程中通過磁反應效應進行發電的過程，可見磁線圈的作用十分明顯，發揮效果較大，而一旦磁線圈發生故障，甚至是其中的一個小部件發生故障，都會對發電機轉子甚至整個發電系統有著致命的影響。同時，水輪發電機轉子磁線圈的可以將水能轉化為機械能，機械能再轉變成電能，根據能量守恒的工作原理，需要按照既定的電壓功率調整磁通強度，也即是改變可控制的硅導通角。具體分為混流式和軸流式等方式，嚴格控制好水輪發電機組轉子磁線圈中的導葉連桿、導葉套筒、頂蓋和底環的部件，進而可以最大限度降低磁線圈的開裂情況。因此，全面加強水輪發電機轉子線圈的維護和保養有著十分重要的作用。

2.2 水輪發電機轉子磁線圈開裂的影響

水輪發電機轉子磁線圈一旦開裂，對于整個發電系統，以及電路運行系統都有較大的影響。對于水輪發電機轉子而言，一旦出現情況則不僅僅是一個線圈的問題，而有可能引發機組掃鏜等更為嚴重的問題。線圈開裂則線圈在轉動的過程中，會有輕微的松動并影響轉子的轉動過程中的穩定性，同時對于整個線路系統則會因磁線圈開裂而導致出現引線接頭低垂等問題，從而增大了線路系統的運行隱患，導致設備的損毀及出現更大的問題。因此，加強零部件以及運轉系統的檢查維護顯得特別重要。同時，工作人員、技術人員、管理人員要有責任心和責任感，確保轉子在正常工作過程中的巡回檢查[1]。

2.3 水輪發電機轉子磁線圈及處理過程中存在的主要問題

水輪發電機作為我國水力發電系統核心部件之一，轉子系統的穩定正常工作對于保持水力發電系統的安全穩定運行，促進國家水力能源資源的利用，保證老百姓用上安全放心的電力有著重要的作用。但轉子磁線圈在正常工作過程中也會因檢查維護不及時，以及其他故障處理不當而影響整個系統的穩定性。轉子磁線圈開裂問題是水力發電系統較為常見，并且較為棘手的問題，需要引起高度的關注和重視。其存在的最主要的問題就是在發電機組停電檢修過程中，需要將所有的部件尤其是內部部件包括流道蓋板、燈泡頭、定子這些大件等進行全部拆卸和吊裝作業，這樣才能進行徹底的檢查和維修[2]。

3 加強水輪發電機轉子磁極線圈開裂故障排除技術的意義

3.1 保證發電設備能夠有效穩定的工作

全面加強水輪發電機轉子磁線圈的檢查維護，有效保證磁線圈正常穩定工作，對于出現開裂問題及時進行解決維修，對于有效保證整個發電機組，同時保證整個水力發電系統都有著重要的作用，能夠有效保證發電設備安全穩定的工作。磁極線圈開裂看似問題較小，實際上如果不加以解決則影響是較為嚴重的。因此，需要管理人員和工作人員以及技術人員加強日常的維修和維護，有效保證出現開裂問題的部件及時解決，確保整個系統的安全穩定運行。發電設備發電系統是一個整體性的系統工程，每一個部位能否正常工作都影響著整個系統的穩定性。

3.2 保證發電企業正常生產

全面加強磁極線圈的檢查檢修，有效保證磁極線圈在出現問題后尤其是出現開裂的問題后及時有效解決，對于發電企業而言也有著十分重要的作用，發電企業作為一個龐大的系統工程，只有將企業發展好管理好才能實現利益的最大化，而作為利益的來源之一就是有效保證發電量，保證發電的質量，為地區送出更大更多的電力資源，才能夠有效保證企業的經濟效益。而對于發電設備而言無法保證所有機組正常運行，無法保證發電機組處于額定的工作時間和發電量，則就無法保證企業的經濟效益。因此，對于發電機組的水輪發電機的磁極線圈而言，看似一個小的線圈實則影響著整個企業的經濟效益。因此，工作人員要在工作崗位上發揮應有作用，確保企業按照預定的計劃正常運轉，實現利益的最大化。

3.3 提升發電設備的使用壽命

全面加強水輪發電機組轉子磁極線圈的故障排除，能夠有效保證整個發電設備的安全穩定運行，更能夠有效提升發電設備的使用壽命，保證發電系統的安全穩定運行。磁極線圈出現開裂，對于轉子系統而言，如果不加以解決，有可能就會出現轉子零部件的松動，久而久之就會形成發電設備的短路和損毀，甚至造成更為嚴重的人身安全事故，因此全面加強水輪發電機組的磁極線圈設備檢查，并及時對出現開裂問題進行處理，能夠有效提升發電設備的使用壽命，保證其安全穩定運行，這樣對于發電企業而言是最大的保障。

4 加強水輪發電機轉子磁極線圈開裂故障排除技術的有關方法

4.1 加強日常的保養巡修及檢查

全面加強水輪發電機轉子磁極線圈的檢查維護，對于發電系統的正常運行有著十分重要的作用，因此加強日常的維護保養對于水輪發電十分必要。日常的保養巡修檢查主要包括機電設備的檢查，電力系統的檢查，電磁線圈、電磁開關系統等檢查。對于經常性的易損件需要在檢查的過程中進行仔細的檢查，嚴格按照日常維護保養手冊進行，做到不漏一項，不漏一處。日常檢查保養工作做得仔細，工作人員要有較強的責任心，同時具備精湛的技術水平，對故障進行維修和處理，確保整個發電機組的正常運行。

例如，水力發電廠的機電設備維護人員在對于發電機組的整套設備進行管理的過程中，首先管理崗位工作的人員應每天對檢修人員進行提醒教育，確保檢修人員嚴格按照日常維護保養細則和規范進行例行的檢查，有效保證整個機組的正常運行。對于檢修人員應該嚴格按照管理人員的要求，每兩人為一組，一個為專業技術人員，另一個則為備份技術人員，通過以老帶新的方式進行日常檢查，以保證老技術人員如有特殊情況，新技術人員能夠及時頂替，確保日常例行檢修工作不斷檔，保證每天都能進行嚴格的檢查，尤其是對于發電機轉子的磁極線圈，更是需要認真的檢查，因為磁極線圈故障率較高，對水輪機組影響較大，因此需要技術人員進行認真的核查和比對。

4.2 對開裂故障進行處理

筆者通過對水輪發電機組的結構進行分析，發電機主要由定子和轉子組成，而本文研究的轉子磁極線圈故障，主要是在轉子鐵芯和轉子磁極兩部分出現，因此水輪發電機組的磁極線圈如果在檢查過程中一旦發現開裂的現象，則需要對相關的發電機組進行全面的關停，而后認真的檢查處理，對于開裂故障的原因可能是多方面的，目前對于國家的水輪發電機組出現類似的情況較多，對于出現的原因眾口不一，但其最根本的原因還是由于轉子系統經常高負荷的運轉，再加上線圈在纏繞的過程中拉線不緊所導致。

磁極之間的連接線與固定孔也會因為檢修過程中維護不當而出現線圈松動開裂的問題，需要引起高度重視，并進行徹底解決。在處理過程中可以依據水輪發電機組的磁極線圈開裂示意圖進行具體分析，結合實際的運行方式和運行速度分析問題出現的原因，重點關注引線孔的螺紋痕跡，當轉子磁極線圈正常運行的時候，磁極在物理作用的支持下，可以與磁軛緊密貼合，并不會產生松動和開裂的現象；而當水輪發電機組轉子磁極線圈的工作負荷過大和水泵斷電時，由于振動頻率過大，與磁軛出現較大的空隙，進而在加速運轉的情況下導致楔塊不能較好的約束水輪發電機組的轉子磁極線圈，在晃動劇烈的過程中出現開裂的情況。因此，檢修技術人員在實際操作中可以依據以上的分析有針對性地處理開裂故障，保障水輪發電機的長穩運行[3]。

例如，發電機組檢修技術人員在發現磁極線圈開裂后，需要認真進行處理，首先做好相關準備工作，把進水口水門閘關閉，保證在不進水的情況下把發電機組關停，進行全面的檢修狀態，在進行檢修的過程中還應該把現場的場地打掃干凈，用絕緣測壓設備進行全面的測壓測阻抗，以保證在無電壓確保安全的情況下進行維修。

首先應該墊好支撐，使得兩層方鋼管橫豎垂直交叉放置，相對于磁極線圈對稱放置。然后應對線圈匝間的灰塵進行清理，借助壓力氣源進行吹風清理，如果開裂間隙較大的話，應該將原有的NOMEX紙盡量去除，借助壓力氣源進行吹凈。其次可以配EP139膠，針對開裂較小和開裂較大的縫隙進行分別操作，如果開裂較大的話，應該將雙面刷0.18的NOMEX紙塞入開裂縫隙，數量為兩層，之后應在線圈銅排表面墊一層厚布，墊好硬質木塊，使用大力卡蘭夾緊，溫室固化24h。最后測試絕緣電阻，通過抗阻試驗檢驗修復效果，促進開裂故障的有效處理。

4.3 提升專業維修人員的能力素質

水輪發電機組轉子磁極線圈維護管理雖然不是一個技術性特別強的工作，但需要維修人員有極強的責任心和事業感，需要有對待工作一絲不茍的精神和追求，只有這樣才能更好完成水輪發電機整個設備的維護和管理工作。維修人員在進行維修之前需要對水輪發電機做好清潔工作，這樣在檢修的時候可以較為準確地找出問題所在，尤其是水輪發電機組轉子磁極線圈的滑環等關鍵部位，在進行清潔的時候要重點保護其絕緣裝置，避免出現破壞線路的情況。

另外，維修人員還要熟悉水輪發電機組轉子磁極線圈的運行規程，依據自身的實踐經驗做出預設，然后再逐步縮小問題出現的范圍，這樣可以較大減少維修人員的工作量，縮短工作維修時間。因此，提升維修人員的專業能力素質需要在具體的情景中進行，明確事故出現的原因，在處理好小細節問題之后認真排查發電機的運行故障，進而制定好解決測試。

例如，水輪機組技術維修人員應全面加強自身業務能力素質的提升和培養，尤其是對于日常性的維護檢修而言較為關鍵，專業技術維修人員應不斷加強對水輪機組轉子線圈開裂故障進行深入的研究和分析，將問題出現的根本原因找清楚，并進行適當的技術性改進，以更好確保整個發電機組安全高效運轉。

5 總結

綜上所述，全面加強水輪發電機轉子線圈的故障排除對于全面提升水力發電企業整體質量效益有著較為重要的作用。全面有效保證水輪機組各個部件的正常運轉，有效提升整體的安全穩定運行效率，則需要水力發電企業各個階層管理人員付出努力。