摘要：主要研究水电厂机械主设备的可靠性管理，分析了水电厂机械主设备的故障情况，在此基础上对水电厂机械主设备可靠性管理方法进行了探讨。
关键词：水电厂；机械主设备；可靠性管理
国家经济快速发展，社会快速进步，生产生活用电量也不断增加。水电是一种清洁能源，电力生产过程污染小，供电能力大，在国家电能供应组成中占据较大比例，研究水电厂机械主设备可靠性管理相关问题，对提高水电供应稳定性有重要意义。
一、水电厂机械主设备故障
（一）水电厂机械主设备
水电厂机械设备比较复杂，各个部件功能多样，为了便于管理，水电厂机械设备被统一划分为机械设备和电气设备两类，其中水电厂机械主设备主要指水轮机、发电机、调速器等结构。水电厂主机械设备是一个综合机电复杂系统，内部有多种复杂机构和零部件，根据设计方案发挥各种规定性能和功能。随着水电厂机械主设备的不断运行，内部零部件磨损逐渐严重，可能会造成一系列设备故障，影响水电厂运行安全性和稳定性。
（二）水电厂机械主设备故障原因
大型水电厂机械主设备故障原因往往并不复杂，故障点的确认也比较容易，故障现象也相对简单，但是故障会导致水电厂机械主设备以及其他配套辅助设备的停运，可能造成非常严重的后果，故障的处理难度也非常高。除了设备使用过程中出现的正常磨损，设计制造缺陷和运行维护工作不当也是导致水电厂主机械设备故障的重要原因。
1、机械主设备设计制造缺陷
机械主设备零部件自身的结构和质量缺陷可能加速水电厂机械主设备的老化，引发各种严重的设备故障。机械主设备在设计制造过程中，机组原始设计、部件选型以及设备功能和现场实际认知不当都有可能留下设备零部件质量隐患。另一方面，在设备制造过程中，如果原材料型号和规格选择不当、安装公差控制不利、部件加工和安装误差过大，也有可能导致设备部件运行状态不良，最终发展为严重故障。
2、设备运行维护不当
为了确保水电厂主机械设备能够长期安全稳定运行，需要定期组织开展主设备的检查检修和保养工作，但是如果水电厂设备运行维护工作计划不合理，可能会加速设备老化或者不能及时发现设备零部件存在的各种故障隐患问题，最终发展为设备故障，影响水电生产稳定性。
（1）备品备件质量问题
机组运行过程中，很多故障问题都和部件系统易损件设计施工寿命期内的异常破坏有关，这类故障一般选择直接更换备件的方式进行处理，但是如果运行维护过程中使用了质量和规格性能不匹配或者有问题的备件，将会导致易损件使用寿命短于预期，甚至引发其他结构件故障。
（2）质量检验工作水平不高
水电厂机械主设备运行维护和保养工作需要投入较多的人力和资源，配套较多的专业岗位，但是一些水电厂存在着专业技术人员工作水平难以满足运行维护工作实际需求的情况，机组更新技术材料和工艺之后，检修工艺不能随之及时调整，而设备技术改造也忽视了对检修人员的技能培训，导致水电厂机械主设备的质量检验工作不能及时发现设备故障隐患，最终发展为严重的故障问题。
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二、水电厂机械主设备可靠性管理方法
（一）确定零部件失效预防等级
水电厂机械主设备任何子系统有都明确结构，根据主设备结构树，可以将水电厂机械主设备中的各种子系统的基本组成元件失效模式与故障影响逐一列出，综合多年水电厂机械主设备可靠性管理经验，确定各个零部件故障率、故障频数比、影响概率和工作时间，继而计算获得该零部件的故障模式危害程度，根据危害程度对水电厂机械主设备零部件进行危害度和失效预防等级进行评级，一些危害程度比较大的关键零部件需要综合运用人工巡检与远程监控方式对设备运行情况进行实施监督，从而有效避免设备故障导致的非计划停机以及对其他零部件造成的损害。
（二）调整系统部件检修周期计划
通过对水电厂机械主设备零部件失效预防等级的划分和零部件失效影响的分析，以及对年故障统计、维修统计和可靠性统计分析数据的总结，能够知道哪部分主设备子系统故障频率最高，进而了解故障频率、周期和失效情况，了解系统内零部件的故障率，并根据主设备子系统和零部件结构树，确定零部件正常设计使用寿命，从而对系统零部件最小检修计划进行及时调整，从而在更合适的时机计划停机，排除子系统零部件各种故障，防止在供电高峰期出现断电问题。
（三）备件数量调整
水电厂主设备每年都会频繁发生各种同类故障，发生频率较高，不是在相同机组上反复出现，而是在不同机组上在某一时间段内集中出现，例如大轴密封故障导致的淹水、导叶和轮叶轴承磨损、永磁机故障，根据相同类别故障的统计，可以对高故障率零部件进行备件冗余设计，确保故障发生，现场有足够备件可供及时更换，缩短机组停运时间。而一些设备故障率不高，故障影响较小，则可以适当减少备品库存，控制运行维护工作成本，减少经费投入，提高机组运行的经济效益。
（四）停机检修时间确定
为了确定某一类故障处理所需申请的停机检修时长，需要对机组机械主设备故障修复时间进行统计。当系统调度安排可以申请计划停机时间时，如果故障处理停机时间短于故障修复实际需要时间，将会影响停机检修工作的开展，影响机组运行的可靠性。而为了确保停机检修时间内，检修任务能够及时完成，在申请停机检修时间时，可以参考同类故障的停机修复时间，从而对计划和非计划停机检修时间进行适当调整，确定最佳停机时刻，避开用电高峰期，提高机组运行可靠性。
（五）部件故障预防处理方法
如果水电厂机械主设备频繁发生某一类故障，就需要对故障零部件进行故障模式和失效情况进行分析，综合考虑系统结构、材料材质、零部件力学性能、运行维护情况以及失效部件力学匹配等影响因素，从而找寻该类故障的原因和预防性处理方法，并决定是否重新设计或进行技术改造。例如葛洲坝水电厂轮叶回复轴为普通深沟球轴承，机组长期运行过程中频繁发生轴承内圈破裂故障，故障模式和力学分析结结果显示，该轴承长期运行过程中，叶轮动作产生的偏心重锤力没有超出该球轴承承载极限，但是力臂较长，导致轴承承受较大偏心力矩，从而缩短了该轴承的使用寿命。分析后认为，调整轮叶回复轴承安装位置，缩短偏心重锤力力臂，无需调整部件型号和尺寸，就可以显著减小轴承承受的偏心力矩，从而延长轴承的使用寿命。
结语：
水电厂机械主设备的可靠性管理工作经验尚浅，还有很多基础性的问题有待解决，水电厂机械主设备的检修部门对机组设备更加了解，故障模式分析与影响工作的经验多于设计部门，在设备可靠性管理工作中，能够应用统计学原理和可靠性原理科学安排机组主机械设备的检修计划，提高检修工作的针对性，消除盲目性内容，从而进一步提高水电厂运行安全性和可靠性。
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作者简介：
蒋君操（1984-），男，湖南省新宁县人，助理工程师，现从事调速器自动化设备维护工作，邮箱：1258823656@qq.com。
论文作者:蒋君操,任鑫,唐夏雨,何忠华,王康乐
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/23
标签：主设备论文; 水电厂论文; 故障论文; 机械论文; 零部件论文; 可靠性论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第36期论文;