關于水利水電工程機電設備的安裝問題及維護檢修

國網山東省電力公司棗莊供電公司 李顯達 王 婷

1 引言

隨著社會經濟的快速發展，我國對水利水電工程建設提出了更高的要求，為保障水利水電工程的正常運行，需要加強對機電設備的管理與維護。從當前水利水電工程實際情況來看，機電設備種類繁多且數量較大，對其進行管理與維護工作難度較大[1]。

2 項目概況

某水利水電工程的建設地址在地區干流A縣城的下游約5km處，主要功能為發電，兼具改善城市水環境和改善航運的功能。該水庫的標準庫容為117.80m3；7JC水庫的庫容在4290×104m3左右，水庫與三座水電機組相輔相成，每座水電機組的單機功率為12MW，機組的總裝機功率為36MW。按規劃，樞紐建筑呈“一”字形分布，由左至右依次為左岸重力橋墩、船閘、泄洪沖淤堤防和發電站。本文對項目中的機械、電氣、電氣裝置的安裝、維修等方面的問題進行探討。

3 水利水電工程機電設備的安裝及維護檢修

3.1 安裝工作內容與技術要求

3.1.1 安裝內容

三臺機組，其額定功率為12MW。根據《技術操作規程》，每個水輪發電機組，都要進行相應的施工，包括尾水管襯里、外配水環以及內配水環等，確保施工的正確性和規范性；3組轉速調節裝置。系統安裝的項目包括測速設備與機械柜、電氣柜等，需要進行全方位的控制；3個單元的水槽和尾水管的維修排氣管等的安裝；在露天管道中預埋鋼管和鋼筋等。

3.1.2 技術要求

一是按照設計的裝置安裝圖紙及有關資料，進行機械裝置的安裝工作。二是在進行水輪機的施工之前，必須符合有關規定，包括地基混凝土的強度必須在設計數值的70%以上；為了進行施工和維修，需要將埋入物按規范預先埋設好；對單位中線和標高參考點，作精度校核，保證裝置牢固可靠；獲取全面的描述數據。一般情況下，對于水輪機及輔助裝置的安裝、調試等工作，都必須由專門的人員進行引導。在裝備抵達工地時，應對其進行全面的檢測和清掃工作。對一些關鍵零件要特別注意，確保尺寸和裝配誤差符合規定。對機組進行安裝操作時需要設備材料，應滿足設計需要。對重點位置的主要物料，必須提供全面的檢查報告或產品證書。檢查預埋部件和混凝土的結合面，無油污，無銹蝕，確保密實度合格，不能有空隙。檢測裝配表面的水平性和垂直性，以滿足裝配操作的需要[2]。三是預制塊按規定的位置進行施工。通常，使用較多的有尾水管襯墊和管型支架等。檢驗預埋管，確保過流面達到光滑；在連接處，混凝土與嵌入物的連接處，需要有一個平穩的過渡。對于接合面，需要涂上鉛油或密封劑，接合處用塞尺檢驗。在完成預埋件安裝作業之后，要確保支撐的穩定固定，防止在混凝土澆筑作業時，出現安裝錯位或者變形。

3.2 水電站調速器

3.2.1 調速器電氣控制器

目前主推三種電氣控制器，分別是貝加萊的X20系列，施耐德的M580系列以及南瑞自產的NGS系列，其中以貝加萊X20系列使用最為廣泛。每一種產品的情況見表1。

表1 電氣控制器參數

3.2.2 常用的端子選型

近年來，端子都是根據實際需求混合使用，主用品牌為菲尼克斯，也曾使用過萬可等其他品牌。UK3N/UK5N/UN15N、PT2.5、URTK/S、UMSTBVK2.5/UMSTBR2.5四種端子型號應用非常的廣泛，PT4-HESILED24端子在理論上可以提高柜內電源系統的整體安全性，但是根據實際使用的經驗，在未使用熔斷端子的情況下，并未統計到正常運行的機組因柜內電源短路而造成事故的案例；在使用熔斷端子的情況下，卻發生了并未短路但保險絲熔斷的情況，原因是某些大功率元件在得電的瞬間可能會形成較大的瞬間沖擊，因此保險絲規格可以考慮提高到6A，并將大功率的元件電源母排獨立。

3.2.3 工控機

工控機品牌有研華、西門子以及施耐德等，最近的使用以西門子377e為主。西門子377e工控機使用英特爾四核處理器，具有4G內存和256G固態硬盤。工控機內運行界面的解決方案既支持linux系統，也支持Windows系統，既能實現常規的人機交互需求，也能實現故障錄波功能。例如兩河口水電站使用西門子工控機377e，linux系統，界面風格如下（該界面也可用于windows系統）。

3.2.4 伺服比例閥的選用

一般工業環境中，干擾能量一般比較小，而且多是電場干擾，特點是幅值（電壓）較高但能量較小，這種干擾產生的電流較小卻能產生很高的干擾電壓，因此電流信號的抗干擾能力更強，工業應用中傳輸信號的標準化量值就是4～20mA的電流信號。常見的外部電纜線徑為1.5mm2，電阻值約為12Ω/km，按電柜到伺服比例閥的電纜長度以100m進行計算，電阻值約為1.2Ω。根據力士樂伺服比例閥的電子樣本，電壓型伺服比例閥的電阻值為100kΩ。根據分壓定理，串聯電路中各電阻電壓比例恰與電阻比例相同。電纜的壓降可以忽略不計，不存在明顯的電壓衰減。因此，伺服比例閥電壓型和電流型的差異，主要體現在抗干擾能力和無控制信號情況下的動作機能。另外，電壓信號比較容易測量，±10V信號也更容易體現出控制信號的開關方向情況，更符合人們的思維習慣。伺服比例閥電壓型和電流型各有優劣，具體選型還是看使用習慣。推薦使用電流型。

4 水利水電工程機電設備安裝及維護策略

4.1 加強機電設備的安裝質量

在機電設備的安裝過程中，工作人員應嚴格按照設計要求開展，并針對設備安裝過程中出現的問題提出相應解決措施，保障機電設備安裝質量。

在機電設備安裝過程中，應嚴格按照設計要求開展工作，同時針對機電設備的安裝位置進行合理選擇，并對機電設備進行合理擺放，以保證機電設備安裝位置的準確性。

在水利水電工程建設過程中，為了保障機電設備的正常運行，需合理利用水力資源，從而實現水資源的充分利用。但在實際運行過程中可能會出現一些問題，如由于水流沖刷力較強等原因可能會對機電設備造成一定損壞。對此，為避免對機電設備造成損壞需采取相應的解決措施。一是在實際施工過程中應根據工程實際情況選擇合適的水力資源并合理布置水輪機導水機構，包括根據水輪機導水機構設計圖紙對導水機構進行合理設計，在水輪機導水機構設計完成后應對其進行檢查與試驗，在對水輪機導水機構進行安裝前應對其進行檢查與試驗，導水機構安裝完成后應做好相關驗收工作，導水機構進行安裝后應做好相關檢查工作[3-4]。二是在水利水電工程建設過程中還應充分利用當地水資源，進而實現水資源的充分利用。三是在水利水電工程建設過程中還應根據不同地域實際情況選擇不同的水力資源。

4.2 提高安裝人員專業素質

一是相關企業需要建立一套完善的人才培養機制，培養高素質、高技能的安裝人員。在招聘工作人員時，需要對工作人員的專業能力進行考核，并在施工過程中對安裝人員進行專業培訓，提升其專業技能與職業素養。

二是機電設備的安裝工作具有一定的特殊性，需要相關企業定期組織專業技術培訓，不斷提升安裝人員的專業水平。在機電設備安裝過程中也需要對施工人員進行技術指導，提升其操作水平。同時，相關企業可以聘請具有豐富經驗的專家進行定期指導，幫助安裝人員熟悉機電設備的結構原理與使用方法。

三是為保障機電設備安裝質量與效率，相關企業需要不斷加強對機電設備安裝過程中質量監管工作的開展。在施工過程中需要對施工程序與技術要求進行嚴格監督與審查，并定期組織相關技術人員進行培訓與交流。此外還需要建立相應的獎懲機制，對于工作質量高、技術水平高的人員進行適當獎勵。

4.3 完善機電設備維護檢修體系

機電設備的維護檢修體系的構建是保障水利水電工程正常運行的重要措施。因此，在水利水電工程建設過程中，要針對機電設備的維護檢修工作開展情況，構建完善的維護檢修體系。從當前實際情況來看，水利水電工程建設過程中，機電設備類型較為多樣，且數量較大。因此，在實際運行過程中，要結合機電設備運行情況制定相應的維護檢修方案。在方案制定過程中要明確機電設備運行狀況、維護檢修的目標及內容等。

4.4 注重對機電設備的信息化管理

水利水電工程建設與機電設備的管理與維護工作之間存在一定的關聯性，在對其進行管理與維護時，需要加強對機電設備的信息化管理。信息化管理主要是指在對機電設備進行管理與維護時，利用信息技術對其進行遠程控制，實現遠程監控。當前我國水利水電工程機電設備種類繁多且數量較大，傳統的管理與維護方式已經無法滿足當前水利水電工程建設需求。通過信息化技術來實現對機電設備的遠程控制，能夠在很大程度上提升工作效率，機電設備的遠程控制還能夠保證其安全穩定運行。因此，在對水利水電工程機電設備進行管理與維護時，需要注重對其信息化管理的應用。

5 結語

水利水電工程是一項復雜且龐大的工程，其中涉及的機電設備種類繁多且數量較大，因此，在實際的水利水電工程建設中，應加強對機電設備安裝及維護檢修工作的重視。本文結合當前水利水電工程中機電設備安裝及維護檢修過程中存在的問題，得出以下幾點：應強化對機電設備安裝質量的監督與管理，嚴格把控機電設備安裝質量關；加強對機電設備運行數據的監測與分析，為后期維護檢修工作的開展提供依據；針對不同種類、型號的機電設備實施分類管理，明確維護檢修標準與要求；構建完善的機電設備維護檢修體系，保障水利水電工程中機電設備管理與維護檢修工作的有序開展。為保障水利水電工程建設質量與運行安全，應加強對機電設備安裝及維護檢修工作的重視。同時，應積極引進先進技術手段，結合水利水電工程建設實際情況不斷優化并創新機電設備安裝及維護檢修技術方法，從而有效提升水利水電工程建設質量與運行安全。