水下攝像頭在水輪發(fā)電機(jī)組檢修中的應(yīng)用

熊金華，劉曉軍

(云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南 江城 654814)

水下攝像頭在水輪發(fā)電機(jī)組檢修中的應(yīng)用

熊金華，劉曉軍

(云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南 江城 654814)

云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，運(yùn)營管理李仙江干流崖羊山、石門坎、龍馬、居甫渡、戈蘭灘和土卡河六個(gè)梯級(jí)水電站，機(jī)組檢修成了公司每年都需要面對(duì)的問題。文章介紹了水下攝像頭在水輪發(fā)電機(jī)組檢修中的應(yīng)用，闡述了其優(yōu)、缺點(diǎn)，對(duì)水下攝像頭的應(yīng)用實(shí)例及其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，就水下攝像頭的優(yōu)勢進(jìn)行了展望。

機(jī)組檢修；水下攝像頭；閘門滲漏；應(yīng)用；優(yōu)勢

0 前 言

云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，運(yùn)營管理李仙江干流崖羊山、石門坎、龍馬、居甫渡、戈蘭灘和土卡河六個(gè)梯級(jí)水電站，機(jī)組檢修成了我公司每年都需要面對(duì)的問題。電廠檢修工作必須如期完成。

然而在實(shí)際工作中，恢復(fù)機(jī)組檢修安全措施時(shí)總是會(huì)遇到進(jìn)水口工作閘門漏水、尾水管檢修閘門漏水、閘門關(guān)閉和提起受阻等現(xiàn)象，由此嚴(yán)重影響檢修工作、延誤檢修工期、增加了檢修成本[1-2]。

經(jīng)過分析和探索，采用水下攝像頭可以及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)閘門關(guān)閉不嚴(yán)、閘門提起受阻、閘門邊緣異物卡塞等原因。

它所傳遞的圖像信息可以輔助工作人員正確判斷決策、合理爭取檢修時(shí)間，能輔助檢修人員及時(shí)排除水下故障，保證機(jī)組檢修工作順利進(jìn)行，最大限度地減少因水下堵漏、水下檢查等工作所需的開支，為公司節(jié)省大量資金[3-5]。

1 布置和恢復(fù)安全措施過程中常遇到的問題

檢修結(jié)束后安全措施恢復(fù)過程中進(jìn)水閘門、尾水閘門提起受阻，致使機(jī)組恢復(fù)時(shí)間被延誤。為有效查找上述問題，認(rèn)真總結(jié)公司2008年—2013年16臺(tái)機(jī)組修后安全措施恢復(fù)過程，發(fā)現(xiàn)常遇到的問題如下：

1)提起尾水檢修閘門時(shí)抓梁導(dǎo)向筒與閘門定位桿錯(cuò)位，無法完成提門工作。

2)提起尾水檢修閘門時(shí)抓梁穿銷受阻。

3)提起閘門過程中水下鋼絲繩纏繞抓梁。

4)在抓梁與閘門穿銷過程中出現(xiàn)單邊穿銷現(xiàn)象。

5)液壓抓梁穿銷成功，但傳感器信號(hào)誤報(bào)等現(xiàn)象。

2 水輪發(fā)電機(jī)組檢修安全措施布置和恢復(fù)常見問題的一般處理方法及分析

在多年的水輪發(fā)電機(jī)組檢修過程中上述問題總是不可避免地出現(xiàn)在檢修管理人員面前，給檢修工作提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

很多技術(shù)人員也在不斷分析和探索，然而卻始終沒有找到有效的應(yīng)對(duì)措施，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，水輪發(fā)電機(jī)組檢修人員針對(duì)布置和恢復(fù)安全措施過程中常遇見的問題通常采取以下措施：

1)遇到閘門關(guān)閉不嚴(yán)出現(xiàn)漏水時(shí)，通常反復(fù)提、落閘門以及左右移動(dòng)啟閉設(shè)備，使閘門重新落到合適位置，從而消除漏點(diǎn)[6-7]。

2)當(dāng)機(jī)組檢修后恢復(fù)安全措施過程中，遇到尾水閘門啟閉機(jī)抓梁導(dǎo)向筒與尾水閘門定位桿錯(cuò)位時(shí)，常常反復(fù)左右移動(dòng)閘門啟閉機(jī)和抓梁的位置來重新定位。

3)提起檢修閘門時(shí)抓梁穿銷受阻多表現(xiàn)為抓梁穿銷與閘門吊耳錯(cuò)位、銷子被卡在閘門吊耳上、單側(cè)穿銷成功等現(xiàn)象，遇到此類現(xiàn)象時(shí)危險(xiǎn)性極大，常常通過反復(fù)起落抓梁、反復(fù)退銷、穿銷等方法嘗試，此過程中若單邊穿銷成功且穿銷信號(hào)異常時(shí)操作人員將無法正確判斷穿銷成功否[8-9]。

此時(shí)若輕易提門會(huì)造成閘門在門槽中傾斜甚至卡在門槽內(nèi)，輕則造成啟閉設(shè)備過載損壞，重則可能引發(fā)安全事故。

上述常用的處理方法存在著極大的盲目性，常規(guī)處理方法效率低而且容易影響工期，更嚴(yán)重的是出現(xiàn)閘門單邊穿銷提門、鋼絲繩纏繞抓梁提門時(shí)引發(fā)的安全事故。

此類安全事故的危害性曾經(jīng)在2008年居甫渡水電廠基建調(diào)試期、2007年土卡河基建調(diào)試期得到驗(yàn)證。

這些常見問題如果通過一般處理方法解決不了則必須請(qǐng)潛水員，如此一來是費(fèi)用過高，目前最低費(fèi)用約為每天2萬元，而且潛水服務(wù)費(fèi)用也一直在上漲，就流域公司16臺(tái)機(jī)組如果在檢修過程中都遇到上述情況時(shí)請(qǐng)潛水員所需的費(fèi)用可想而知。水電站多處偏遠(yuǎn)而且交通不便之地，一般潛水員從駐地到電廠所需的時(shí)間較長，嚴(yán)重耽誤工期。

結(jié)合多年來潛水員下水檢查的結(jié)果分析，在水輪發(fā)電機(jī)組檢修過程中布置、恢復(fù)安全措施時(shí)常遇見的問題原因主要為：

1)提起檢修閘門時(shí)抓梁穿銷受阻，主要原因是抓梁穿銷機(jī)構(gòu)降落位置與閘門吊孔不一致所致，主要表現(xiàn)為抓梁降落不到位、吊孔與穿銷機(jī)構(gòu)錯(cuò)位、抓梁左右傾斜等[10]。

2)檢修閘門抓梁導(dǎo)向筒和閘門定位桿錯(cuò)位，原因?yàn)樽チ呵昂髢蓚?cè)傾斜使導(dǎo)向桶不垂直，抓梁下降就位后導(dǎo)向桶與定位桿在+Y、-Y向錯(cuò)位，不能正確定位；啟閉機(jī)?？课恢闷?，加上門槽+X、-X向間隙偏大，抓梁下降到位后定位銷與定位桿在+X、-X向出現(xiàn)錯(cuò)位，只要準(zhǔn)確掌握具體錯(cuò)位情況并稍加調(diào)整即可。

3)閘門漏水多為底水封被異物卡塞所致，主要是閘門下降過程中流道底部的泥沙、石頭等雜物未清除，閘門下落后在流道與閘門水封間形成間隙，從而漏水[11-12]。

因此只要準(zhǔn)確把握問題之所在便可及時(shí)有效地消除障礙，可以爭取更多的操作時(shí)間，確保水輪發(fā)電機(jī)組檢修工作的順利進(jìn)行，甚至可以免去因?yàn)檎?qǐng)潛水員所需要的大筆開支。

鑒于上述考慮，2012年該公司采用了水下釣魚用攝像頭，在2013年檢修過程中公司所屬土卡河水電廠使用水下攝像頭檢查8次，借助該設(shè)備處理的問題達(dá)4次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、提供正確判斷決策依據(jù)5次，爭取檢修工期5 d，節(jié)省潛水開支8萬余元；在居甫渡水電廠檢修過程中成功協(xié)助處理尾水閘門抓梁穿銷不成功1次，共節(jié)省費(fèi)用約2萬元；在龍馬水電廠檢修過程中使用該設(shè)備3次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題2處，直接爭取檢修工期3 d，節(jié)省費(fèi)用2萬元。

由此看來，僅2013年度檢修過程中就直接節(jié)省資金約12萬元、爭取檢修工期8 d，以此類推，公司在每年的檢修中至少直接節(jié)約10萬元以上經(jīng)濟(jì)開支，間接節(jié)省了因?yàn)樯鲜鰡栴}延誤工期而被電網(wǎng)考核的費(fèi)用，有效避免了因?yàn)楸豢己送▓?bào)而給公司造成的負(fù)面影響。

3 水下攝像頭的應(yīng)用及優(yōu)勢

水下攝像頭具有良好的防水性、耐腐蝕性以及陸地操作方便和深度屏幕顯示等特點(diǎn)?？捎行⑷祟愐暰€延伸到水下，從而將水下的圖像清晰傳遞給技術(shù)人員分析處理，可以準(zhǔn)確找出問題之所在，幫助操作人員及時(shí)排除異常。

當(dāng)水電廠運(yùn)行人員在布置或恢復(fù)安全措施過程中發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可將水下攝像頭安裝于相應(yīng)位置隨著閘門、抓梁等潛入水中，從而觀察到水下相應(yīng)的情況(安裝示意見圖1)。

在實(shí)際工作中關(guān)閉檢修閘門時(shí)常常遇到關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，此時(shí)將水下攝像頭安裝于閘門上并隨之進(jìn)入水中，可以有效觀察到閘門底水封的接觸面是否平整、是否存在異物、流道底部變形等狀況，若存在異?？杉皶r(shí)處理。

假如需要對(duì)門槽檢查時(shí)可適當(dāng)調(diào)整攝像頭的安裝位置便可對(duì)門槽由上而下全面檢查；機(jī)組檢修結(jié)束恢復(fù)安全措施階段通常會(huì)遇到檢修閘門抓梁導(dǎo)向筒與閘門定位桿錯(cuò)位、穿銷不到位等現(xiàn)象致使提門受阻，無法及時(shí)恢復(fù)機(jī)組。

此時(shí)可將水下攝像頭安裝于啟閉機(jī)抓梁上，隨著抓梁逐漸潛入水中可全面觀察到閘門和抓梁定位系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確性、穿銷的動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)糾正，有效排除故障，可大大提高恢復(fù)的速度和效率。

圖1安裝示意圖

水下攝像頭有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)但也存在自身的不足，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1)遇到渾濁的水流時(shí)傳回的圖像模糊，對(duì)需要檢測的部位不能很好的觀察，甚至看不到。

2)簡易的水下攝像頭只能預(yù)裝在固定部位，不能在操作人員的控制下在一定范圍內(nèi)巡回檢查，效率不夠高。

3)水下攝像頭預(yù)裝在閘門上，潛水過程中可能與其它物體碰撞造成損壞。

盡管水下攝像頭存在著一些不足，但是作為故障排除的輔助設(shè)備對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的檢修工作起著積極的作用。

水輪發(fā)電機(jī)組是靠河道來水發(fā)電，枯水季節(jié)缺水，電網(wǎng)一般安排枯水期水輪機(jī)組維修，此期間水質(zhì)清澈，幾乎不影響視線，同時(shí)多數(shù)水電站已修建水庫，水中的含沙量多已沉降于水庫底。

云南大唐國際李仙江流域6個(gè)梯級(jí)電站庫區(qū)運(yùn)行情況足以說明這一點(diǎn)，因此水庫水質(zhì)優(yōu)良，很少遇到檢修期水流渾濁現(xiàn)象，有效避免了因水流渾濁只是攝像頭無法觀測被測設(shè)備的缺點(diǎn)。

針對(duì)水下攝像頭不能在預(yù)訂范圍內(nèi)游動(dòng)巡回檢查、效率不夠高、易受碰撞等問題，可以根據(jù)各電站的實(shí)際情況采用水下機(jī)器人或者加裝水下攝像頭保護(hù)設(shè)施等給予完善。

4 結(jié) 論

水下攝像頭的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、真實(shí)地反映水下所存在的問題，且普通水下攝像頭價(jià)格適中，適合于多數(shù)水電廠采用，在解決水力工程中的水下問題有著特殊優(yōu)勢，也是在不改變電廠已有基礎(chǔ)設(shè)備的前提下，協(xié)助排除水電站機(jī)組檢修過程中常見水下問題行之有效的方法。該設(shè)備在公司的使用中取得了成功，它在水輪發(fā)電機(jī)組檢修過程中具有很高的應(yīng)用價(jià)值，是協(xié)助檢修人員處理水下問題的有效工具。

從引進(jìn)使用后的效果來看，它投入低，效益高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，在節(jié)省開支和爭取機(jī)組檢修工期方面起著積極的作用?？赏ㄟ^進(jìn)一步完善、提高后推廣到其它水電站機(jī)組檢修乃至其它水力樞紐中應(yīng)用。

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1007-7596(2014)12-0209-03

2014-09-23

熊金華(1983-)，男，云南金平人，助理工程師，研究方向?yàn)樗麢C(jī)械；劉曉軍(1966-)，男，陜西安康人，工程師，研究方向?yàn)樗啓C(jī)及金屬結(jié)構(gòu)。

TV738

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