水電站機(jī)械常見故障檢修技術(shù)

董鑫天

（國家能源集團(tuán)新疆開都河流域水電開發(fā)有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

水電站是水力發(fā)電工程的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，主要是利用水位上升時(shí)產(chǎn)生的勢(shì)能將能量轉(zhuǎn)換成電能，這樣在為人類提供能源的同時(shí)可減少對(duì)環(huán)境的污染。這是人類生產(chǎn)生活中產(chǎn)生電能的重要方式。但是，當(dāng)我們進(jìn)行水力發(fā)電的時(shí)候，需要許多設(shè)備同時(shí)作業(yè)，因此定期對(duì)水電站機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修是十分關(guān)鍵的。

1 水電站機(jī)械設(shè)備的綜述

一個(gè)水電站有著許多的設(shè)備，這些設(shè)備共同作用，將水流向上抬，將產(chǎn)生的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。水電站的機(jī)械設(shè)備主要有兩種類型，一種是產(chǎn)生電量的設(shè)備，另一種就是將設(shè)備產(chǎn)生的電量進(jìn)行傳送的設(shè)備。比如發(fā)電器、變壓器、壓路器和斷路器等設(shè)備，因長時(shí)間使用會(huì)產(chǎn)生各種各樣的問題，所有我們要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行定期檢查，定期更換，這樣才能保證這些復(fù)雜設(shè)備的正常運(yùn)行，保證水電站發(fā)電正常。日常的監(jiān)管和維修對(duì)水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重大意義。

1.1 水輪機(jī)

水輪機(jī)主要分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪因受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換;反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪因受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。但兩者的主要工作原理都是發(fā)電機(jī)把水輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，這樣我們可以利用磁感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。高地區(qū)的水具有較大的勢(shì)能，流入水電站的水帶動(dòng)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，水輪機(jī)經(jīng)過一系列作用，將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

1.2 發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)常常出現(xiàn)的問題主要就是零件問題，在進(jìn)行設(shè)備檢修的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的零件損毀問題。發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)功能就是針對(duì)定子和轉(zhuǎn)子的保護(hù)，通過零序電壓和三次諧波的運(yùn)算對(duì)裝置檢修運(yùn)算，使得定子可以更好運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可以保證整個(gè)水電站的運(yùn)行效率，減少故障率。水力發(fā)電過程其實(shí)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程。通過在天然的河流上修建水工建筑物，集中水頭，然后通過引水道將高位的水引導(dǎo)到低位置的水輪機(jī)，使水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，帶動(dòng)與水輪機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)從水能到電能的轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電再通過輸電線路送往用戶，這就是整個(gè)水力發(fā)電到用電的過程。

1.3 變壓器

變壓器通過主保護(hù)和后備保護(hù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。變壓器將產(chǎn)生的電流變成不同瓦數(shù)的電流，這樣不僅可以對(duì)產(chǎn)生的電流進(jìn)行分流，更在一定程度上在斷路器拒動(dòng)的時(shí)候保護(hù)設(shè)備。其實(shí)也就是利用變壓器的繼電保護(hù)，即在設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，及時(shí)隔離電流和電壓，起到保護(hù)設(shè)備的作用。變壓器保護(hù)措施就是當(dāng)水電站的變壓器出現(xiàn)短路的時(shí)候，整個(gè)水電站就會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，短路現(xiàn)象會(huì)造成溫度不斷升高使得設(shè)備的內(nèi)部零件出現(xiàn)不同程度的損毀，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。所以，要對(duì)變壓器進(jìn)行及時(shí)檢修，如果真的出現(xiàn)問題可以及時(shí)切斷變壓器對(duì)整個(gè)水電站進(jìn)行保護(hù)，但是那樣會(huì)損壞變壓器，所以定期檢修對(duì)于維護(hù)設(shè)備有著重要的作用。

2 水電站機(jī)械設(shè)備檢修技術(shù)

2.1 穩(wěn)定性故障檢測(cè)技術(shù)

穩(wěn)定性是一項(xiàng)極其重要的檢測(cè)內(nèi)容。穩(wěn)定性故障檢測(cè)是一項(xiàng)極為重要的檢測(cè)工程。在穩(wěn)定性檢測(cè)過程中，要注意檢測(cè)的全面性，這就不是單一地檢測(cè)各個(gè)儀器設(shè)備，更要注意整體的檢測(cè)。由于水力發(fā)電是依靠整體系統(tǒng)對(duì)于水流進(jìn)行作用的，使用穩(wěn)定性檢測(cè)技術(shù)需要專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)工作路徑進(jìn)行檢測(cè)，找到故障所在，并且修復(fù)故障。由于要檢測(cè)的是整體，檢測(cè)內(nèi)容較龐大，所以通常將整體檢測(cè)分為4個(gè)方面來進(jìn)行，主要是電流的傳送、電量的負(fù)載、機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)以及暫態(tài)過程，從這4個(gè)方面來進(jìn)行故障判斷，可以高效快速地檢測(cè)出故障所在，針對(duì)不同的故障采用不同的修復(fù)技術(shù)。

2.2 水輪機(jī)密封故障檢修技術(shù)

在利用水力發(fā)電的過程中，將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，但是由于空氣阻力和摩擦生熱，在將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的時(shí)候總會(huì)出現(xiàn)能量損失的狀況，所以需要找到辦法使得勢(shì)能和電能的轉(zhuǎn)化率變高，這樣才可以完成高效的水能利用。水輪機(jī)就是一種可以使水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的主要設(shè)備，它可以幫助加快水能轉(zhuǎn)化，有效提高轉(zhuǎn)化效率，對(duì)水利站的水力發(fā)電有著極大的優(yōu)勢(shì)，雖然水輪機(jī)增大了效益優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了能量的轉(zhuǎn)化，加快了能量轉(zhuǎn)化進(jìn)程，但是在發(fā)現(xiàn)和利用其優(yōu)勢(shì)的時(shí)候，也要注意水輪機(jī)出現(xiàn)的故障問題。由于水輪機(jī)長時(shí)間的高效使用，出現(xiàn)問題是在所難免的，如果沒有及時(shí)檢查出來故障問題，可能就會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電過程造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以要定期檢查?，F(xiàn)在檢查水輪機(jī)主要的手段為使用密封技術(shù)，這種技術(shù)可以使檢修快速有效。

2.3 靜態(tài)檢修技術(shù)

靜態(tài)檢修技術(shù)就是以靜態(tài)的方式完成檢修過程，這樣既可以確保檢修過程中的檢修安全，又可以節(jié)約能源，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。通過不同的接線方式逐段找到系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，用靜態(tài)檢修技術(shù)檢查系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)的安全運(yùn)行率，加快了檢修系統(tǒng)的速度。由于其可以有針對(duì)性地檢查出某段的具體問題，所以可以在節(jié)約時(shí)間和資金的前提下，完成系統(tǒng)的故障檢修，同時(shí)降低了工作人員的工作量，優(yōu)化了檢修過程，并且提高了系統(tǒng)的安全性。

2.4 專家診斷技術(shù)

在水電站機(jī)械設(shè)備檢修的過程中，通過計(jì)算機(jī)設(shè)備來進(jìn)行專家檢測(cè)，依靠計(jì)算機(jī)來檢測(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)的故障問題，這樣可以快速地分析數(shù)據(jù)，完成整體的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。根據(jù)計(jì)算機(jī)分析的數(shù)據(jù)，可以預(yù)估設(shè)備的使用時(shí)長和設(shè)備的健康情況，這樣可以更加系統(tǒng)地評(píng)估故障問題，提升工作效率。

3 察汗烏蘇水電站的檢修

任何設(shè)備都會(huì)有損耗，所以要定期檢修，這樣才會(huì)提高檢修效率。如果因?yàn)閾?dān)心資金的消耗而放棄檢修，長此以往，工作效率會(huì)大大降低，水電站所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)電效益也會(huì)大大降低，所以要定期對(duì)設(shè)備檢修，及時(shí)更換老化或受損零件，防止因?yàn)樵O(shè)備損害而造成巨大損失；并且在一定程度上，還提高了水利站的安全性，保護(hù)了人民的安全。以察汗烏蘇水電站為例簡(jiǎn)要說明。察汗烏蘇水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)，是我國電力體制改革后在新疆開工建設(shè)的第一個(gè)水電項(xiàng)目。由于該水電站不僅具有水電站原本的發(fā)電作用，還有防洪的作用，所以對(duì)察汗烏蘇水電站的檢修工程極其重視。對(duì)于察汗烏蘇水電站的檢修要從多個(gè)方面來進(jìn)行，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?，察汗烏蘇水電站不僅影響著電力傳送，還對(duì)于新疆人民的生命安全起著巨大的作用，所以對(duì)察汗烏蘇水電站的定期檢查就顯得極為重要。

察汗烏蘇水電站的檢修案例分析：

察汗烏蘇水電站1號(hào)機(jī)組B修推力甩油處理過程中，常常會(huì)出現(xiàn)所謂的阻油現(xiàn)象，這就需要進(jìn)行檢測(cè)和維修，采取靜態(tài)檢修過程，發(fā)現(xiàn)是油旋轉(zhuǎn)過程中和加熱器產(chǎn)生了碰撞，導(dǎo)致所謂的阻油現(xiàn)象。與此同時(shí)，專家對(duì)機(jī)器進(jìn)行了檢修，檢測(cè)出測(cè)量鏡板與推力頭同心度發(fā)生較大偏差。由于在加墊調(diào)整軸線過程中上下起落造成鏡板與推力頭同心度不均勻，造成機(jī)組運(yùn)行時(shí)鏡板帶動(dòng)油旋轉(zhuǎn)，造成偏心液壓泵作用，使油槽內(nèi)部增壓，使油上竄。這些問題的發(fā)現(xiàn)都告訴我們要對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)檢修，這樣才能保證水電站的正常運(yùn)行。減少故障率和大幅度維修次數(shù)，降低水電站在運(yùn)行過程中的危險(xiǎn)性，會(huì)使工作效率和經(jīng)濟(jì)效益大大提高。

4 水電站機(jī)械設(shè)備的維修措施

4.1 改進(jìn)相關(guān)檢修制度

機(jī)器設(shè)備的日常維修應(yīng)按具體計(jì)劃進(jìn)行，既要保證施工的有序性，又要保證維修過程中沒有疏漏。另外，必須預(yù)防設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。預(yù)防工作應(yīng)以相關(guān)制度的要求為標(biāo)準(zhǔn)，限制和規(guī)范檢修程序，維護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守制度，規(guī)范自己的工作。在設(shè)備保養(yǎng)方面要注重開展預(yù)防工作，對(duì)日常保養(yǎng)要認(rèn)真負(fù)責(zé)，保養(yǎng)記錄要及時(shí)存檔，保養(yǎng)人員要對(duì)因保養(yǎng)措施不當(dāng)而造成的錯(cuò)誤負(fù)直接責(zé)任，從重罰處。

4.2 重視微小故障的及時(shí)維修

由于發(fā)電機(jī)組故障而造成的損失是巨大的，不但影響電力生產(chǎn)，而且會(huì)引起安全事故。所以，我們不能忽視設(shè)備的故障。不能因?yàn)槭切栴}，就不給予足夠的重視。小問題會(huì)逐漸發(fā)展成更嚴(yán)重的問題，而想要修復(fù)問題，就需要更多的人力物力，所以在日常維護(hù)上還是要認(rèn)真負(fù)責(zé)為好。要做好維修工作，必須對(duì)相關(guān)維修人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。如氫發(fā)生器在運(yùn)行過程中，控制倉內(nèi)溫度不斷升高，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，影響正常運(yùn)行。針對(duì)這一情況，通過對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)真分析，最后決定對(duì)冷卻方式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而有效地控制坯料溫升。

4.3 優(yōu)化水電站維護(hù)管理方法

水力發(fā)電站的日常工作中，需要完善的管理體系來保證水電廠正常運(yùn)行，這是一種節(jié)約資源、維護(hù)設(shè)備非常有效的方法。檢修管理必須到位，合理安排檢修工作，以避免檢修過程中有所遺漏。水電站一般都建在偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于信息閉塞，對(duì)一些相關(guān)管理文件的修訂或更新在實(shí)際執(zhí)行中往往知之甚少。缺乏有效的管理，阻礙了維修工作的順利進(jìn)行，設(shè)備維修不及時(shí)，在運(yùn)行中易發(fā)生故障，對(duì)能源行業(yè)的發(fā)展極為不利。

4.4 創(chuàng)新水電站機(jī)械故障維修技術(shù)

各種發(fā)電技術(shù)要求匹配不同的維修技術(shù)。但是，目前發(fā)電設(shè)備的相應(yīng)維修過程十分復(fù)雜，維修時(shí)間長。所以，斷電維修阻礙了發(fā)電的順利進(jìn)行，很不適合電力生產(chǎn)。這就要求檢修技術(shù)不僅要?jiǎng)?chuàng)新，而且要更新傳統(tǒng)的發(fā)電方式。其前提是發(fā)電效率高，不易發(fā)生機(jī)械故障，而且維修過程必須簡(jiǎn)單、易操作，不需花費(fèi)大量時(shí)間，且不影響電力行業(yè)的順利生產(chǎn)。

4.5 水電站機(jī)械維修的重點(diǎn)

日常的機(jī)械設(shè)備檢修工作中，要注意重點(diǎn)，尤其是在機(jī)械聯(lián)軸器部位的詳細(xì)檢修上。連接件是水輪機(jī)能量系統(tǒng)的重要組成部分，在日常使用中，由于機(jī)械部件的工作磨損和振動(dòng)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞。同時(shí)其外部環(huán)境的影響也不容忽視，各暴露部位都要進(jìn)行防腐處理，以保證日常保養(yǎng)工作的順利進(jìn)行。水電站機(jī)械全部采用電力作為能源，供電安全是關(guān)鍵。觸電事故的嚴(yán)重性是非常大的，所以做好機(jī)械設(shè)備的絕緣處理非常重要。

5 結(jié)束語

綜上所述，想要維護(hù)水電站的正常運(yùn)行就需要定期檢修，這對(duì)于水電站的發(fā)展具有極其重要的意義，所以要建立完善的檢測(cè)管理制度，將使得檢測(cè)更加有效，提高經(jīng)濟(jì)效益；要培養(yǎng)高素質(zhì)檢修人才，促進(jìn)我國的檢修技術(shù)全面發(fā)展，在保證經(jīng)濟(jì)利益和生產(chǎn)效益的前提下，完成對(duì)設(shè)備的維護(hù)和檢修。為了保障水電站的可持續(xù)利用，在降低成本的情況下，也要保證設(shè)備完好，就需要定期檢查，當(dāng)查出故障的時(shí)候，及時(shí)維修，避免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。