水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行及故障分析處理

楊賢箕

摘要：水輪發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電站的重要設(shè)備，其是將水力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ闹饕O(shè)備，因此其運(yùn)行的安全性是水電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵，也是保障我國(guó)電力供應(yīng)穩(wěn)定的重要關(guān)鍵。畢竟隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于環(huán)境的保護(hù)工作正在不斷的深化，這也即導(dǎo)致水電等清潔能源開(kāi)始加大的發(fā)展力度，所以水輪發(fā)電機(jī)的保有量也在不斷增加，其運(yùn)行的穩(wěn)定性以及故障分析處理就成為一個(gè)值得研究的問(wèn)題嗎。本文主要指針對(duì)樹(shù)林發(fā)電機(jī)的運(yùn)行以及故障分析處理進(jìn)行探究，希望可以為相關(guān)的研究或者是檢修工作提供一些靈感。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī);運(yùn)行穩(wěn)定性;故障處理

引言：

目前社會(huì)和電力的結(jié)合已經(jīng)越來(lái)越緊密了，如果沒(méi)有電力可能會(huì)導(dǎo)致人們的生活一團(tuán)糟。水電作為一種清潔能源其一直受到世界各國(guó)的追捧，而我國(guó)作為世界上水利資源最豐富的幾個(gè)國(guó)家之一，對(duì)于水電技術(shù)的發(fā)展也一直處于世界前列。目前我國(guó)的水電已經(jīng)占據(jù)了全國(guó)發(fā)電量的百分之十七，而且我國(guó)目前還有幾個(gè)大型水電站正在建設(shè)，這些輸電站的裝機(jī)容量和三峽差不多。水輪發(fā)電機(jī)作為水電站最核心的一項(xiàng)設(shè)備，其完全穩(wěn)定的運(yùn)行直接關(guān)系著水電站發(fā)電的穩(wěn)定性，所以對(duì)于這方面的發(fā)展需要不斷的強(qiáng)化，只有這樣才可以提高水輪機(jī)故障的處理技術(shù)以及手段，進(jìn)而維護(hù)水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

一、運(yùn)行問(wèn)題

（一）接地故障

所謂得接地故障就是在發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，機(jī)器內(nèi)部或者是機(jī)械外部出現(xiàn)了故障，使得單相接地的情況發(fā)生，如果沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)排出，那么可能會(huì)造成相間短路或者是匝間短路，這會(huì)直接造成電機(jī)的損壞。對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)講，其電機(jī)的損壞是一件非常大的事故，而且維修的成本也比較大[1] 。

（二）絕緣老化

一般情況下水輪發(fā)電機(jī)中的定子為了保障其運(yùn)行的安全性，其外層是絕緣層，不過(guò)因?yàn)槎ㄗ釉谶\(yùn)行的過(guò)程中需要受到電磁以及熱量、機(jī)械等各方面因素的影響，所以就會(huì)導(dǎo)致其絕緣層出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)造成定子運(yùn)行過(guò)程中遭受到的電磁影響更大，對(duì)定子的壽命有很大的影響。

（三）溫度過(guò)高

溫度過(guò)高的因素主要是因?yàn)橥L(fēng)不暢或者是發(fā)電機(jī)的端部出現(xiàn)了漏磁現(xiàn)象。其中端部漏磁會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)棒之中的電流分布不均勻，進(jìn)而造成股線(xiàn)的溫差變大。而通風(fēng)不暢的運(yùn)營(yíng)則是定子中部的風(fēng)速過(guò)大，進(jìn)而造成定子中部的溫度低于兩端的溫度，這也會(huì)造成很大的溫差。

（四）磁回路多點(diǎn)接地

激磁回路多點(diǎn)接地主要是的原因是其絕緣能力下降，而造成其絕緣能力下降的是刺激線(xiàn)圈的振動(dòng)出現(xiàn)了磨損以及機(jī)組內(nèi)出現(xiàn)了很大的積灰，此外還有線(xiàn)圈內(nèi)的絕緣被污染等等。在這種情況下，電壓一點(diǎn)超過(guò)限額那么就會(huì)直接造成滅磁開(kāi)關(guān)被擊穿，甚至?xí)酗w弧接地的情況發(fā)生。

二、故障分析處理

（一）水力故障

這種故障的出現(xiàn)主要的原因就是都是水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)情況和整個(gè)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)有差別，因此在發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)有劇烈震動(dòng)的狀態(tài)，如果有上有垃圾或者是碎石片在水輪發(fā)電機(jī)的葉片中穿過(guò)，很可能卡在葉片上，這會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)堵塞的情況。

（二）電氣故障

這種故障出現(xiàn)的主要因素是轉(zhuǎn)子的零件出現(xiàn)了問(wèn)題，比如說(shuō)缺損或者是定子的鐵芯壓裝不緊實(shí)、間隙不均勻等。這個(gè)時(shí)候如果水輪發(fā)電機(jī)全功率運(yùn)行，那么其會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，而且震動(dòng)的幅度會(huì)非常大，甚至?xí)斐赊D(zhuǎn)子平衡被破壞的情況[2] 。

（三）油膜故障

這種故障出現(xiàn)的原因主要是在發(fā)電機(jī)處于臨界狀態(tài)時(shí)，其振動(dòng)造成了油膜震蕩現(xiàn)象，而油膜震蕩現(xiàn)象則是由發(fā)電機(jī)的主軸不穩(wěn)定造成的，所以就需要相關(guān)人員做好機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。目前我國(guó)的水輪機(jī)都實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控，可以提前對(duì)一些故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

（四）機(jī)械故障

這種故障出現(xiàn)的原因則是，發(fā)電機(jī)的主軸過(guò)細(xì)，或者是軸系之間不對(duì)稱(chēng)、轉(zhuǎn)子不平衡等。這些故障出現(xiàn)之后整個(gè)發(fā)電機(jī)在高速運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，而且振動(dòng)的幅度還比較大。至于軸系之間的不對(duì)成則是因?yàn)榘惭b的人員其水平有些欠缺，在安裝的時(shí)候沒(méi)有安裝完善。

三、故障分析處理

（一）檢修要點(diǎn)分析

1.狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是有一定基礎(chǔ)的，即需要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及各種傳感器對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行信息進(jìn)行采集，然后再進(jìn)行分析，如果分析出來(lái)有故障發(fā)生，那么才會(huì)進(jìn)行相關(guān)維修方案的制定和實(shí)施。如果沒(méi)有故障發(fā)生，那么水輪發(fā)電機(jī)將會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)然在故障診斷過(guò)程中還需要相關(guān)人員進(jìn)行把控，這樣才可以保障診斷的可靠性，進(jìn)而果斷的實(shí)施維修[3] 。

2.定期檢修

定期的檢修簡(jiǎn)單來(lái)講就是定期對(duì)水輪發(fā)電進(jìn)行檢修，這個(gè)檢修過(guò)程中對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)是否具有故障是沒(méi)有關(guān)系的，如果有故障會(huì)進(jìn)行故障的處理，而沒(méi)有故障依舊需要將整個(gè)檢修流程走完。一般情況下，水電站的發(fā)電機(jī)的維修一般在枯水期。這種檢修方式相比于狀態(tài)檢修所耗費(fèi)的人力以及物力都比較大，因?yàn)槎ㄆ跈z修需要做好常見(jiàn)問(wèn)題的所有準(zhǔn)備工作，一些備用零件都需要進(jìn)行準(zhǔn)備;但是狀態(tài)檢修趨勢(shì)需要準(zhǔn)備故障發(fā)生部位的零部件即可。

（二）提高硬件設(shè)計(jì)

所謂的提高硬件設(shè)計(jì)，其實(shí)本質(zhì)上就是提高發(fā)電機(jī)的質(zhì)量，這包括外殼以及軸承等質(zhì)量，如果這些部件的質(zhì)量夠高，那么發(fā)生故障的情況也會(huì)降低很多。目前很多水輪發(fā)電機(jī)都應(yīng)用了PLC 技術(shù)，這種技術(shù)是一種電子操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的操縱和控制，使得機(jī)械的一些不利條件被消除。在發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用可以使得各個(gè)零部件的運(yùn)行壽命大大提高。

（三）裝配檢修系統(tǒng)

所謂檢修系統(tǒng)是利用互聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)以及大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行收集和分析，然后制定相關(guān)的檢修計(jì)劃。其主要分為三個(gè)步驟，首先，需要給每一臺(tái)發(fā)電機(jī)都安裝無(wú)線(xiàn)傳感器，利用這些傳感器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行收集;其次，需要建立一個(gè)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的完整數(shù)據(jù)庫(kù)，利用大數(shù)據(jù)分析的手段將收集到的數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析;最后，如果有故障即將發(fā)生，那么就會(huì)觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，相關(guān)維修人員可以立即進(jìn)行維修。

（四）高溫處理技術(shù)

高溫是發(fā)電機(jī)常見(jiàn)的故障，對(duì)于這類(lèi)故障處理的方法首先就需要度發(fā)電機(jī)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且建立溫控系統(tǒng)。如果溫度出現(xiàn)就異常，那么冷卻水的水泵就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，對(duì)高溫的部位進(jìn)行降溫。其次，那就需要保障水泵的正常使用，可以多備份一套水泵設(shè)備，這樣當(dāng)一套水泵出現(xiàn)問(wèn)題，那么可以使用另外一套，避免因?yàn)楦邷囟l(fā)更大的事故[4] 。

（五）加強(qiáng)日常維護(hù)

日常維護(hù)加強(qiáng)一共分為三個(gè)部分，首先需要保障水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的正常;其次，需要對(duì)發(fā)電機(jī)的各個(gè)狀態(tài)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);最后就需要對(duì)各個(gè)設(shè)備的零部件進(jìn)行定期的檢查，對(duì)于有腐蝕或者是損壞的零部件應(yīng)該立即進(jìn)行更換。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，水輪發(fā)電機(jī)的故障大部分都是機(jī)械故障，對(duì)于這部分故障的處理方法也十分地簡(jiǎn)單，那就是提高相關(guān)零部件的損耗耐久度，這樣就可以保障水輪機(jī)的服役年限。當(dāng)然還可以利用信息技術(shù)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣這可以結(jié)合這些信息進(jìn)行故障分析，如果即將出現(xiàn)問(wèn)題那么就可以提前做好故障的處理方案，這樣不但節(jié)省了故障處理的時(shí)間，而且也降低了水輪發(fā)電機(jī)的每次維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭燕. 試述水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行及故障分析處理[J]. 科學(xué)與信息化， 2019， 000（018）：P.89-89.

[2]系陽(yáng). 水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)故障與處理技術(shù)分析[J]. 通信電源技術(shù)， 2019， 036（007）：276-277.

[3]王曉哲. 水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)故障與處理技術(shù)分析[J]. 探索科學(xué)， 2019， 000（007）：228-229.

[4]何凱， 曾強(qiáng). 水電站水輪發(fā)電機(jī)組的常見(jiàn)電氣故障與維護(hù)分析[J]. 中國(guó)高新區(qū)， 2019， 000（005）：105.