摘要：小水电行业是目前发展较为理想的一种能源产业，我国小水电行业前景发展良好，但是小水电站机组设备故障问题也日益凸显。本文将简要分析小水电站机组的大修问题，继而采取针对性处理措施。
关键词：小水电站；机组；大修问题；处理方法
小水电站在十九世纪后期得到迅速发展，在当时有限条件下，各种类型的小水电站容量均不高，大部分小水电站机组应用全手动操作方式；如果经济条件允许，配备良好的调速器能够积极调整转速，在发生紧急事故时立即关机处理。随着技术的进步和发展，水电站型式调速器可用于机组起停操作和转速调整等。老旧机器随着时代的发展而被淘汰，主要是因为运行维护问题无法被妥善解决，使得原有配置的调速器逐渐变成操作器；相比起全手动操作无法有效保证机组安全[1]。
一、小水电站机组存在的相关问题
1.小水电站机组本身存在一定缺陷
由于小水电站制造技术水平不够高，加上企业对老旧水电站的维护不到位，因此使得小水电机组的故障发生率高，电能工作效率日益下降。
2.设备过于陈旧
调查研究显示，部分小水电站机组超过使用年限，电气设备老化日益严重且绝缘性差。大部分器件已经被时代所淘汰，因此随时可能发生安全事故。
3.小水电站机组主要参数与实际运行参数不相符合
水轮机如果未在最优工况区域内运行，将导致小水电站机组运行效率低和噪音大等情况发生，此时小水电站机组的使用寿命也日益缩短。在有限条件下，早期所建的小水电站往往出现有机找窝情况，部分老旧水电站机组未按照具体实际建造图纸，部分水电站在设计过程中缺少水文资料，导致小水电站建成后的实际来水量与实际设计工况不符。
4.小水电站运行管理技术和方法落后，在监控和操作过程中均需人工操作
小水电站机组发生异常后或者参数超过限制时，无法及时报警，最终降低安全性和可靠性。需要注意的是，老旧水电站工作人员长期处于严重噪音下可能会影响其身心健康。
二、小水电站机组拆卸时发现有关缺陷和修改意见
1.电机集电环短轴的有关缺陷和修改意见
拆发小水电站机组的集电环短轴时，发现发电机转子引线过长，原来的环短轴已经绕圈超过360°，由于转子电流会产生螺旋磁场，所以会导致环短轴发生涡流损耗，对转子电流产生微量反阻尼，因此在大修过程中建议切短引线长度。见下图。
2.水导瓦的有关缺陷和修改意见
在拆除水轮机两瓣水导瓦时，不难发现水导瓦油道为半圆弧油道，水导瓦润滑油无法完全渗入到螺旋油道中，只有旋转五圈以上才能够进入到油盆中；油在水导瓦内部停留的时间比较久，此时油温将显著上升，因此说明热油和冷油之间的热量交换过慢，如果在高温下运行，水导瓦的温度将更高，因此建议大修过程中更改水导瓦的热油与冷油之间的热量交换时间，从而快速进入到油盆之中，冷却之后迅速往返到油盆，冷油尽快进入到瓦内后，水导瓦所产生的热量将很快消失。在设计轴瓦和轴颈间的间隙时，需将两侧间隙的间隙值控制在10%内。轴瓦下部与轴颈的接触需符合相关设计要求，均匀接触轴瓦长度，在每一个接触角范围内的每一个平方厘米中设置1~3个接触点。对油槽内部的冷却器解体进行清洗，反复冲洗供水管道，在结束耐压密封性试验后装回油槽。因此，建议将旧转换轮更换为不锈钢转轮。调查研究显示，检修前前导瓦、后导瓦、推力瓦温度分别为56.2°C、66.4°C、63.3°C，检修后前导瓦、后导瓦、推力瓦温度分别为56.0°C、66.1°C、63.2°C。从检修前后的瓦温情况来看，瓦温未显著降低，因此说明在下导瓦油沟对降低瓦温未有显著效果。机组大修后，试运行发电后未有机会处理高温瓦。在高温环境下，小水电站机组需降低负荷运行，维持上限运行，全部打开小水电站机组厂房周围传呼，从而降低瓦温。经过对瓦温高的专题分析显示，发现瓦温高的原因有：其一，水过滤器或油冷器被堵塞，导致过流量显著减小；其二，小水电站机组运行轴线水平超过规程范围；其三，轴承带油环是够松动、油质是否正常；其四，导瓦间隙变小且瓦面接触面积与相关要求不符；其五，小水电站机组振动超出正常范围（主要表现为导叶开口度不够均匀或者转子匝间短路出现不平衡情况）；其六，受到运行工况影响，机组在振动区域内被长时间运行；其七，冷油器的冷却方式无法起到良好的散热效果。在检修和解体时，进行个性化的检查和测量，能够有效解决调速器无法全开问题。水导瓦见下图。
3.拆除上导油盆内冷却器时的缺陷和修改意见
在拆除上导油盆内冷却器时发现挡油导流板变形量大且和缝隙大，当小水电站机组在旋转油循环时，部分热油无法经由冷却器冷区，直接流到推力瓦下边进行下一次的润滑循环，部分油无法经过热油循环，使得推力瓦无法有效进行冷油和热油的热量交换。因此，建议瓦温相比起挡油导流板的瓦温更高，重新制作演示的导流板，让热油经过冷却器后再予以冷却，再进入瓦内润滑加以循环，降低小水电站机组的瓦温。
4.水轮发电机上下导瓦和推力瓦出现有关确缺陷和修改意见
由于瓦面含油量少，运行过程中含油量少的瓦温相比起含油量多的瓦温更低。长时间运行后，含油量多的瓦温比含油量少的瓦温更低（2°C~3°C）。在实际工作中，含油量多的瓦不易烧，此种背景下需研制出新的磨瓦技艺，在具体运行过程中未发现任何问题。调查研究显示，现阶段已经运行的若干台小水电站发电机组，研磨瓦工艺使用寿命日益延长，与此同时也增加研磨工作量。有关研究资料显示，后导瓦温度过高的原因在于前瓦瓦面磨损过于严重，小水电站机组运转过程中水平超高，呈现前低后高情况，导致后轴瓦受力大且发热过快；技术供水总压力降低将直接影响到轴承的冷却效果，导致瓦温偏高[2]。
三、大修后的相关处理
1.对水轮机的各个部件进行补焊或刷漆
水轮机的转轮叶片汽十较为严重，打磨转轮室后，进行下一步工序，可对转轮进行补焊。对汽蚀较深之处合理补焊，再在其表面采用不锈钢焊条加以补焊。调查研究显示，轮转室补气管汽蚀较为严重，部分地方无法有效补焊，因此只有完全割掉汽蚀严重之处，再用钢板焊接。对轴流定浆机组的小水电站，在其开机后（负荷将近50%），在相关运行范围内汽蚀情况较为严重，转轮室汽蚀无需使用补焊技术，再由主管人员复检，局部进行打磨和补焊，在具体工作过程中将质量作为首要工作。在大修后，开机时需避免缩短小水电站机组的空载时间，继而降低汽蚀发生率。小水电站机组随着工作时间的延长，耗损日益增大，因此建议逐步缩短小水电站机组的修缮周期[3]。
2.处理各部瓦
采用新型工艺研磨瓦，在推力瓦基础上发现另有一推力，瓦面被腐蚀，下导瓦研磨较为严重。在上下导瓦和推力瓦的研磨过程中，需采取新型技艺。研刮瓦后，将平台的光洁度与整洁度作为首要工作，使得每瓦的基础面点至少有2点，继而符合国家操作操作标准。上下导瓦在研磨过程中，需在推力轴领上加以研磨。在设计改进水导瓦油道时，需加快循环速度，缩短热油和冷油之间的热量交换时间，从而降低水导瓦运行温度。
四、结束语
综上所述，加强对小水电站机组的检修能够延长其使用寿命。
参考文献：
[1]杨夏，陶飞达，殷栢辉等.考虑机组进相调节代价的小水电站电抗器配置方法[J].电力电容器与无功补偿，2017，38（6）：144-149.
[2]谭剑波，王正中，甘雪峰等.农村小水电站增效扩容水能复核及技术改造方案[J].人民黄河，2018，40（8）：123-126.
[3]苏立，唐戢群，毛成等.小型水电站水电机组效率测量与性能曲线拟合分析系统[J].小水电，2017，15（5）：18-21.
论文作者:袁彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
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