摘要：就目前而言，我国大部分地区的水电站的建设规模都趋向大型化或巨型化，这直接导致水电站机电设备安装工程的施工组织难度进一步加大。水电站机电设备安装是一个系统性工程，其特点为工序复杂、交叉作业较多等。本文先分析了小水电故障的主要原因，后对机电设备新技术的应用做了详细介绍。
关键字：小水电改造；机电设备新技术应用
引言：水资源的开发和利用离不开水利工程的建设和运用，而在水利工程中机电工程是水利工程产生直接经济效益和社会效益的重要元素，在水利工程的综合利用过程中起到非常关键的作用。据相关统计，全国已建成投产的中小型水电站中，约65％建成于20世纪90年代以前。近几年来，电站机电设备的故障率越来越高，维护管理工作量也越来越大，已严重影响了电站的安全可靠运行及整体经济效益。加之限于当时的设计理念及设备制造工艺水平，这些水电站都存在着如下问题：1)出力达不到铭牌出力；2)保护经常误动或拒动；3)自动化水平不高；4)制造质量差；5)安全生产隐患多。因此，为了保证安全生产，急需进行技术改造，引进先进的机电设备管理经验及加大新技术的应用。
1水电站机电设备存在的问题
1）保护装置自动化水平比较低。在早期建成的小型水电站中，由于当时技术水平不高和资金不足等问题，当机组发生异常或故障时，二次保护装置难以及时报警，甚至保护拒动、误动，安全可靠性差，对安全生产构成威胁，甚至会损坏设备，造成巨大的经济损失。
2）水轮机设计水平低。早期我国可供选择的水轮机模型转轮型号少。因此，很多中小型水电站只能“套用”相近转轮，造成机组性能参数偏离电站实际运行参数。这些情况都会导致水轮机偏出最优工况区运行，造成机组运行效率低、耗水量多、振动、噪声、发电损失大乃至水轮机的使用寿命大大缩短。有些小型水电站的水轮机加工质量差、缺陷多、长期带病运行、出力不足、安全可靠性差。
3）水轮发电机可靠性较低。据有统计，我国中小型水电站中，约有1/3的水轮机存在空蚀和泥砂磨损问题，导水叶和水轮机进水阀严重漏水，有的水轮机转轮叶片发生严重裂纹或断裂，不能保证安全运行；有些中小型水电站的水轮发电机因运行年代长，定子、转子的绝缘已严重老化，容易引发接地故障，威胁机组安全运行。
4）水轮机调速器性能落后。水轮机调速器普遍存在性能指标低、磨损现象突出、静特性差、运行死区大、动作笨拙等问题，因此，机组的稳定运行得不到保证。
2机电设备新技术应用
1）提高自动化水平。小型水电站特别是老电站.目前的自动化水平普遍比较低。为了确保电站、电网的安全，水电站在进行技术改造时，应尽可能采用先进装备。提高自动化水平。
例如牛洋水电站在进行综合自动化设备改造时采用了低压水电站综合自动化保护和监控系统。系统采取分布式结构，简洁清晰。其中低压机组一体化控制屏主要是针对发电机组的保护与控制，后台监控计算机系统主要是对全站进行集中监控、整理和存储数据，并为远方调度站接收和发送数据提供接口。预留主阀控制器远方接口，为下一步主阀改造做好准备，以进一步提高电站运行安全可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用数字式一体化设计，具有控制、保护和自动化功能，能够以一个指令即完成自动开机或自动停机，具有顺序控制功能，实现一机一屏；同时还具有自动同期、自动调节有功、自动调节无功、自动根据水位经济运行的功能；具有电流速断保护、定时过电流保护、过电压保护、低电压保护、过速保护、失磁保护及事故停机功能；具有自动测量功能，能在控制器显示窗口上显示电压、电流、频率、有功功率、无功功率、发电机组温度等。整个装置结构紧凑、工作可靠、性价比高。
2）改造调速器。调速器是水电站中的重要辅助设备，多数已建成的水电站的机电设备的速度调节采用电动机转子串电阻的调速方式，这种调速方法使用的电气器件较多，无法根本解决电动机的平滑起动和无级调速。随着PLC和变频器技术的日趋成熟，且性价比越来越高，PLC和变频器作为核心器件，用于水电站电气控制系统，已经成为一种合理的配置方案。
例如桃林口水电站在调速器更新改造过程中。采用了新技术、新理念，将WT型调速器(单板机调速器)改为数字阀PLC(可编程计算机控制器)型凋速器。该型号的调速器具有调节品质高、维护保养工作量小、抗干扰能力强、油质要求低、无杠杆、无管路、无渗漏等诸多优点。技改时.可利用原有的液压装置，节省投资。由改造后效果来看。可町靠性高、性能优良。是小水电站调速器改造的理想选择。
3）改造发电机励磁系统。在早期，中小型水电站的发电机大部分是采用双绕组电抗分流励磁系统，运行中普遍存在无功不足、无功振荡等现象。对于此类问题，采取减小分流变阻器阻值的方法可以扩大励磁调节范围。后来广泛采用的普通可控硅励磁装置.虽可有效地解决上述问题.但是由于当时技术条件限制.其控制调节电路多采用印刷版电路，模拟元件多，受环境影响较大，抗干扰能力差，调节品质和运行稳定性不很理想。桃林口水电站采用了河北工业大学生产的FWLZ一2C型微机励磁装置。从运行情况看，该装置基本上解决了上述难题。稳定可靠，故障率低，改造取得了理想的效果。
3技术革新壮举
（1）在进行水电机电安装中，其采用了组装直径和焊接直径都超过八米的分瓣转轮，此种混流式水轮机转轮主要采用了偏心分瓣转轮和对称分瓣转轮。这种工艺技术使组装焊接直径超过了全小锈钢臼今氏体混流式水轮机中的转轮直径，并在对阻焊和抗磨涂喷等技术方面也都有着较大的改善。
（2）CO2焊接技术是一种成效显著的气体保护技术，我国运用CO2焊接技术已经对超大直径的圆盘支架进行多次阻焊，CO2焊接技术也将支架变形状况等都控制在理想范围内。
（3）当下已经建立了单机容量最大的转浆式机组，并以一年一投的业绩不断的向前发展着。对发电机机组的革新是提高水电机电安装效率中的一大壮举。
结语
通过新技术、新设备的应用，桃林口水电站安全运行的可靠度大幅度提高，经济运行得到较大改善，使机组运行在高效区(低耗水率)，每年可多发电量达3～5，一期工程年增加经济效益达56～94万元。另外，通过新技术、新设备的应用，降低设备、土建费用120万元。长期以来，我国中小型水电站水力机械新技术、新设备的开发和应用较少，普遍存在着设备和自动化元件技术陈旧、老化以及可靠性差等问题，严重影响着水电站安全、可靠的运行。特别是随着“无人值班（少人值守）”水电站的建设，在中小型水电站中开发、应用新技术、新设备是一项具有现实意义的课题。通过该项研究，可推动水力机械新技术、新设备在中小型水电站的应用和推广，并为水电站的技术改造提供成了成功经验。
参考文献
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[3]徐会清.关于水电站机电安装项目管理的分析[J].电源技术应用,2013, 11:259.
论文作者:陈建军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：水电站论文; 调速器论文; 水轮机论文; 机组论文; 转轮论文; 新技术论文; 机电设备论文; 《防护工程》2018年第27期论文;