摘要:本文针对超期服役水轮发电机组的寿命问题制定了技术评估方法，通过采取现场勘查、专项检测、综合分析等具体手段，对超期服役水轮发电机组的重点设备设施进行全面的性能评估，综合推算各项设备设施的剩余寿命，并最终评估超期服役水轮发电机组的剩余寿命，为超期服役水轮发电机组延寿运行年限提供了必要的技术支持。
关键词:超期服役水轮发电机组；延寿技术评估；方法
一、工作开展背景
甘肃省水力资源丰富，其境内有黄河、洮河、白龙江等多条河流经过，为水利水电事业的发展创造了良好的自然条件，如我国首座百万千瓦级水电站——刘家峡水电站、被誉为黄河上的第一颗明珠——盐锅峡水电站、亚洲最大的土石坝水电站——碧口水电站等一批早期建成的水电站，为我国水电事业的发展奠定了坚实的基础，此外还有更多早期建设的中小型水电站。目前，这些电站投运至今即将或已经超过设计使用寿命，设备老化问题日益突出，延寿运行的技术依据不足，存在很大的安全风险。依据国家能源局2016年发布的《国家能源局关于加强发电企业许可监督管理有关事项的通知》（国能资质〔2016〕351号）文件，要求对发电机组运行达到设计使用年限的，如需申请延续运行的，须提供延寿改造、安全评估的相关材料，以便于及时全面的掌握电站设备设施尤其是重要设备设施的现状，并为延寿运行年限提供必要的安全和技术支持，保证发电厂的安全稳定运行，进而规范发电行业管理工作。自此，由国家能源局甘肃监管专员办公室资质管理处启动监督开展全省范围内超期服役发电机组延寿技术评估工作，根据排查，此次2018年度甘肃省内涉及此项工作的发电企业基本均为水电企业，故本文主要论述超期服役水轮发电机组延寿技术评估的方法。
二、超期服役机组寿命评估的技术方法
由于目前国家和行业内暂时还未制定颁布水轮发电机组延寿技术评估的相关规范标准，故暂且参照《火电机组寿命评估技术导则》和其他有关的标准、文献资料等，同时充分考虑水轮发电机组设备特点，对超期服役水轮发电机组的寿命主要采用现场勘查及专项检测相结合的评估方法，主要分为三步开展具体评估工作：现场勘查、专项检测、全面评估。
根据水电站的自身特点，紧紧围绕延寿水轮发电机组安全稳定运行要求的大局出发，评估范围应主要涉及电站运行时间超过设计使用寿命且不易更换的重点设备设施，包括水力机械、发电机、变压器、压力钢管、大轴、接地网、蜗壳等预埋部件、水工及附属建筑物。其他如励磁系统、调速系统、厂用电系统、保护装置、综合自动化系统、通信系统、直流系统等附属和辅助设备装置可根据现场实际情况做针对性的检查，为提高机组延寿评估精确度提供必要的技术参考。具体评估流程如图1所示。
图1 超期服役机组寿命评估流程
2.1现场勘查
现场勘查主要包括查阅技术档案资料和现场检查两方面。需要查阅的资料包括重点设备的设计制造资料、安装调试资料、运行检修记录、大修资料、技改更新资料、检修台账、设备消缺资料、近五年内的预防性试验资料等。
现场检查通过将专业划分为电气设备、水力机械、水工及附属建筑物、金属结构四部分分别对应专家进行。对于状况较好的设备设施应进行必要的现状描述；对于存在问题的设备设施应给出详细的问题描述和可操作性的建议；对于缺少技术数据导致无法判定现状的设备设施应进行专项试验和检测。如果现场检查过程中发现现场设备设施有重大安安全隐患和缺陷的，应立即反馈企业进行整改，避免不必要的人身财产损失及影响后续的评估工作。
2.2专项检测
专项检测主要分为以下两种情况：1、现场勘查过程中对某些设备设施的性能无法定性的或是设备已经出现问题的，通过专家组集体研究讨论确定对其进行专项检测；2、对重要部件进行常规的试验检测，如重要金属部件（压力钢管、大轴等）、水力机械、发电机、主变、接地网等性能进行定性定量试验检测。
根据现场勘查的结果及相关的技术标准和超期运行水轮发电机组的特点，一般情况下应进行以下检测项目：压力钢管、蜗壳、尾水管、大轴、水轮机转轮老化试验；发电机、变压器绕组绝缘老化测试；生产厂区接地网检测；水工及附属建筑物老化等专项检测。通过专项试验检测获取相关数据，定性定量的分析设备设施的性能和现状，以便于测算设备设施的剩余寿命。
2.3全面评估
通过以上现场勘查和专项检测两方面的工作成果，对超期服役机组分析测算机组的剩余寿命，具体应分为两种情况分别进行：
通过资料查验、现场检查、专项试验等手段可精确分析计算设备设施的剩余寿命的，进行精确的定量计算；
对于暂时无法进行精确计算的设备设施，应结合资料、现场、检测等各方面的情况由专家组集体论证预估设备设施的剩余寿命。
水轮发电机组整体剩余寿命应综合考虑各项设备设施的寿命进行计算，具体公式如下：
N
=Min（N
、N
、N
····N
）
其中：N
----水轮发电机组延寿运行的剩余寿命；
N
---各主要设备设施的剩余寿命。
对于部分设备已进行技改和更新的，其使用寿命会有所延长，但应该注意到现场环境等因素的影响，可依据原老旧设备的现场使用情况酌情评估更新设备的寿命损耗问题。
最终根据评估的结果，由专家组整理出具超期运行机组延寿技术评估报告，其中主要内容应包括：机组概况、技术评估依据、各专业现状评估情况、综合分析及评估结论、存在问题和整改建议。
三、阶段性的应用与改进
目前，根据以上的评估方法已组织开展岷县刘家浪水电站（2.5MW×4台）超期服役机组延寿技术评估工作，由于此项工作技术要求较高，工作内容繁杂，本着谨慎和对电站负责的态度，在正式开展评估之前进行了大量的前期论证工作，并多次实地到往水电站进行现场研讨，最终根据现场勘查情况并结合电站的设计、技改更新、设备运行的情况，有针对性的制定了可行的评估技术方案，相关工作正在稳步推进。
刘家浪水电站由甘肃省水利水电勘测设计研究院设计，于1978年5月开始建设，1984年11月建成投运，截至2018年9月已运行近34年，运行至今未发生一般及以上人身伤亡、设备财产损失事故。并于2000年3月开始分别进行了1#、2#、3#、4#机组及1#、2#主变压器的增容改造，更换水轮机转轮、发电机定子及转子线圈，增强了绝缘等级，水轮发电机组由原设计初期的2MW增容到2.5MW，并更换两台容量为5000kVA主变压器。同时对调速器、励磁系统、综合自动化系统、直流系统等一系列的辅助设备也进行了更新改造，截止2011年7月，电站全部实现了微机自动控制，各发电机组及附属设备安全可靠性得到了大幅提高。现场勘查水电站超期服役机组相关的技术档案资料，经现场经查及研究分析确定：由于大轴、发电机绕组、水轮机转轮、主变压器均已进行更新改造，设备现状较好，暂不需要进行检测；其他文中所述专项检测的项目均应开展检测，目前企业正在积极进行外委工作。
四、结语
由于刘家浪水电站超期服役机组技术评估的专项检测试验等重点工作仍在进行中，因此相关数据和计算结果暂时无法进行统计分析，待下一阶段工作过程中，结合检测数据和设备检查的结果进行综合性的分析评估，届时也将会进一步对评估方法中可能存在的不妥和不足之处进行修正和改进，确保此项技术评估工作扎实有效的推进，为后期碧口水电站、盐锅峡水电站、刘家峡水电站等大中型水电站开展评估工作奠定理论和实践基础，积累宝贵经验，并为保证省内超期服役机组安全稳定运行，电力行业专项监管提供必要的、科学的技术支持。
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作者简介:
魏康（1988.09—），男，甘肃兰州人，河西学院电气工程及其自动化学士，单位：甘肃电力咨询服务中心，从事电力行业安全技术评价工作7年。
论文作者:魏康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：机组论文; 延寿论文; 寿命论文; 水轮论文; 设备论文; 技术论文; 水电站论文; 《电力设备》2018年第27期论文;