摘要：近年来，随着国家对水电站投资力度的增大，水电站在我国数量不断增加。而水轮发电机组作为整个水电站的主要设备之一，能否保证水轮发电机组长期、正常运行会直接影响到水电站的经济效益，应抓好发电机组运行中的各个环节，做好必要的日常维护、维修工作，使水轮发电机组正常运行，使水电站的安全生产得到有力保障，创造更大的生产经济效益。本文在此从水轮机的常见故障出发，对水轮发电机组的技术改造及运行维护的具体的要点做了一定的研究。
关键词：水电站；水轮发电机组；技术改造
一、水轮机常见故障分析
水轮机故障是指水轮机完全或部分丧失工作能力，也就是丧失了基本工作参数所确定的全部或部分技术能力的工作状态。一般情况下水轮机故障分为渐变性故障和突发性故障两类，渐变故障多由零件磨损和疲劳现象的累积结果而产生。渐变性故障多是由于水轮机中某些转动部件及磨损较为严重的部件由于磨损导致零件老化，或者由于介质侵蚀作用或相邻零件相互摩擦作用的结果。例如气蚀、泥砂磨损、相邻运动零件间的磨损、橡胶密封件的老化等。也有的是由于交变荷载长期作用，使零件产生疲劳破坏，例如转轮叶片裂纹等。突发性故障多数是由于突变荷载作用超过材料允许应力而使零件折断或产生不允许的变形，例如剪断销被剪断等。或者是由于制造质量隐患，导致某些部件突发断裂。再有就是由于安装、检修、运行人员的错误处理。导致水轮机组由于错误安装、操作出现的故障。针对上述情况的问题排除，首先要明确水轮机组磨损较大的部件，例如轮叶、轴承等。然后通过日常更换频率检查磨损较大部件，找出故障原因。
二、做好水轮发电机组的运行维护
（1）保持发电机的清洁。要求发电机周围不能堆放杂物，要经常清除发电机表面的油污和灰尘，定期清除发电机的碳刷灰，可用高压气筒打气吹清洁或用毛刷进行清扫，然后再用干净布沾上酒精清除污垢，特别是发电机的电刷滑环部位要定期认真进行清洁。电刷和滑环在发电机中承担着电流传输的任务，发电机的运行状况与电刷的选择、滑环的维护有着极其重要的关系。因此，在实际运行中必须对电刷和滑环常检查发现问题及时处理，把故障消灭在萌牙状态。运行中的电刷必须调整在滑环的中心线上，电刷与刷握配合不能太紧，要保证电刷在刷握内之间有O．1到0.2毫米的间隙，允许电刷在刷握内有少量的纵向跳动，允许电刷有少量火花。但是，如果电刷产生火花过大则需要清除滑环表面的污垢，用干净布沾上酒精或四氯化碳溶液清洗滑环，必要时可用锉刀对滑环表面进行打磨，再用砂纸将其表面光洁。如果仍不能消火花，则应该及时更换同型号的电刷，但每次更换电刷的数量不能超过电刷总数的三分之一，而且要研磨成弧形，确保其与滑环接触良好。
（2）发电机线圈受潮干燥方法。长期停用的发电机，如果建压前不进行绝缘电阻检测，直接起动机组建压，发电机会因绝缘电阻不合格而被击穿损坏。因此，长期停用的发电机建压前必须进行绝缘检测，对额定电压1000V以下的发电机用500V兆欧摇表测量，额定电压1000V及以上的发电机用1000V或2500V兆欧摇表测量，测量的绝缘电阻的阻值要满足每千伏不低于1兆欧，在测量绝缘电阻的同时，还应测量发电机的吸收比，如吸收比等于或大于1.3，说明发电机线圈没有受潮，否则，说明线圈已经受潮，受潮了的发电机应进行干燥处理。
发电机的干燥有下面的几种方法；
①短路干燥法：如果发电机的定子绝缘降低，而励磁回路的绝缘合格，可用短路干燥法，首先断开发电机的负荷开关及隔离开关，将发电机的三相接头短路，起动机组到额定转速，增加励磁电流，使短路电流升到额定电流的50%，烘1-2小时后，再把短路电流升到额定电流的75%，烘1-3小时后，再升到额定电流，直到烘干为止。
②自然空气干燥法：如果定子、转子的绝缘电阻均过低，可用自然空气干燥法，先起动机组到额定转速，利用自然冷风将发电机内的潮气吹掉，为了缩短烘干时间，可在发电机的进风口装设加热设备，或者用鼓风机将热风强行吹入发电机内部。
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③通入直流电干燥法：将发电机的三相定子线圈串联或并联，把直流发电机的电流或整流器的电流直接通入发电机的定子线圈，并且要控制直流电流的大小，最大不得超过发电机额定电流50%。
以上不论采用何种方法进行干燥，都应使绝缘电阻在3小时以上保持不变，方可结束。
（3）加强油料管理。在小型水电站中，用油问题比较突出。一是反映对设备用油状态的管理和失察上，如设备用油乳化严重，甚至由于管理不善而混入大量水分和杂质；二是出现未知油质状况，见油就用的情况，有的甚至把机械油与绝缘油混合使用，致使润滑不良，机件损坏。为了防止用油混乱，机械油与绝缘油应分类保管，作上记号，专人负责。
一般水电站润滑油的选用：对于机组轴承，一般选用2号或3号钠基润滑脂和钙钠基润滑脂，每运行2500-3000h，应清洗轴承，更换新油。加油脂时，应注意加油量以轴承腔容积的2／3为宜，不同规格的润滑脂不能混合使用，以免油脂变质。对于滑动轴承，一般选用32号、46号机械润滑油。水轮发电机组运行期间，应每天检查轴承的油位，油位应保持在标准的油位线上，用油时间长短，根据运行情况而定，最长不得超过一年。
三、做好水轮发电机组的检修
对机组进行的检修一般都是采用的定期检修的方法，因为这种定期的检修可以积攒下很多可供参考的科学的理论资料，对于检修可以增加宝贵的经验。一般情况下，检修的周期可以根据机组运行状况来决定，根据机组发生故障的周期性来制定时间。而大多数的情况下，都是在枯水期对机组进行检修，而且会尽量的将时间都安排在这个季节，因为在枯水期的时候，机组的发电效率低，这样可以降低发电损失。实行定期检修模式，可以提前对机组的故障有所判定，对各方面的因素都能详细的考虑周全，将隐藏的故障及时的进行维修，使机组能够将损失降到最低。如果在丰水期的时候对机组进行检修，那么将会占用机组发电的时间，耽误了生产进度，造成了发电损失。所以说一定要尽量的在枯水期将这些隐患清除干净，这样才能确保机组的正常运行，提高了电站经济效益。
四、水轮发电机组的技术改造
为提高机组效率和安全可靠性，延长设备使用寿命，采用新技术、新工艺，对运行多年的水轮发电机组进行的技术改造。调速器换型和励磁装置改造等，选择性能先进、稳定性好的徽机型控制设备。
对现有水轮发电机组进行技术改造，必须坚持贯彻先进性、合理性、经济性、特殊性的原则，针对实际情况，因地制宜，进行优化设计。对于水头、流量与原设计变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的水电站，可采用更新改造或增容改造方式；而对于水头、流量比原设计减少了的水电站，宜采取减容改造方式。即根据实际运行水头和流量，降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率，选用合适的新型转轮或重新设计转轮，将水轮机调整到最优或较优工况区运行，以提高其运行效率，增加年发电量，反之对于水头和流量比原设计大的宜采用增容改造方法；对于多泥沙水电站，应考虑泥沙磨损问题，采用与抗磨措施相结合的改造方法。
由于水轮机和发电机技术发展阶段不同，水轮机在水轮发电机组中处于原动机的地位，故水轮机运行效率高低影响显著；水轮机的选型技术难度较大，影响参数也多，在水电站实际运行中出现的问题也比较多。因此，要求在增容改造中，必须分清主次，首先要抓住水轮机的改造，从而带动水轮发电机和整个水电站机电设备及水工金属结构的技术改造，这是应当遵循的原则。同时做好技术改造前后性能对比测试，为保证技改工程质量，一定要做机组起动验收，起动验收合格后才能进行试生产运行。只有经过试生产运行合格并且遗留问题都已处理完毕，才能最终进行改造工程的竣工验收，确保长期高效安全运行。
五、结语
综上，水轮发电机组是整个电站的主要设备之一，能否保证水轮发电机组长期、正常运行会直接影响到水电站的经济效益。实际工作中应认真做好运行中发电机机组的维护、监视和检查等工作，及时发现故障、及时检修处理，确保发电机机组的安全稳定运行。
参考文献：
[1]张涛.对水轮发电机组故障的相关分析.?2011.
论文作者:蓝永光
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：机组论文; 发电机论文; 水轮论文; 电刷论文; 水轮机论文; 水电站论文; 故障论文; 《基层建设》2019年第14期论文;