摘要：水轮发电机组是中小型水电站的核心设备，其运行故障问题会直接影响水电站发电效率。本文将结合白水河一级水电厂水轮发电机组的运行故障问题，分析其故障原因，并提出几点具体的检修方法，包括轴线调整方法、轴瓦受力调整方法等，以期为中小型水电站机组故障检修提供参考。
关键字：中小型水电站；水轮发电机组；常见故障；检修方法
前言：在中小型水电站的水轮发电机组运行过程中，可能由于内部温度过高、定子结构变形、并网偏差等原因，产生一系列的故障问题，严重时会导致机组停止运行，而且容易缩短机组使用寿命。因此，做好水轮发电机组故障检修工作十分重要，需要根据以往故障检修管理经验，总结高效的故障检修方法，并将故障检修工作提前化，确保水轮发电机组的稳定运行。
一、工程概况及故障问题分析
（一）工程概况
白水河一级水电厂地理位置处于南盘江直流，在贵州省安龙县德卧镇区域内，距离贵阳市335km、距离南宁市500km、距离昆明市350km。在白水河一级水电厂中，包含一个35kV开关站和3台2MW水轮发电机组，总装机容量为6MW。水轮发电机组均为卧轴混流式机组，其中，1号和2号机组与1号主变压器之间采用扩大单元连接线，3号机组与2号主变压器之间则采用单元接线。两台主变压器经35kV母线汇聚，通过35kV白长线连接到白水河二级水电厂。升压为110kV，并通过110kV安德白线连接到系统中。
（二）轴线偏移问题分析
在2018年4月期间对白水河一级水电厂的2号机组设备进行C级检修时意外发现，将尾水管和转轮拆除后，检查转轮和导叶汽蚀情况，观测到水轮机大轴和顶杆内环间隙出现明显偏差。为进一步确定水轮发电机组的中心位置是否出现偏移，需要对机组进行盘车检查。根据盘车数据显示，在顶盖与座环中心往下的斜右侧方向发生偏移，具体为面向前导的方向。
二、水轮发电机组轴线偏移处理方法
（一）轴线调整方法
针对上述故障问题，检修人员通过与白水河一级水电厂厂方协商，决定先单独进行顶盖调整。在调整前，拆除主轴密封，在大轴上设置百分表座，其指针方向分别指向顶盖内环的X轴方向、Y轴方向和45°角方向，对其进行监视。然后拆除顶盖的固定螺栓和定位销，并使用铜棒沿左上角45°方向，向右下角敲震，观察到百分表的三个指针均出现轻微变化。但将定位销回装后，其指针读数也恢复到原值。导致中心不能回调的主要原因在于定位销，若要继续调整，应重新在顶盖钻铰新的定位销。但考虑到如果重新钻销孔需要花费较长时间，通过进一步沟通了解到，该机组在14年吊装蜗壳时没有调整好中心。因此与厂方协商决定，先对蜗壳进行微调。
具体方法是线在大轴上设置百分表座，同样使其三个指针指向顶盖内环的X轴、Y轴方向和45°角方向，对其进行监视。在蜗壳左侧的支撑基座前端和X轴方向处分别设置两个表分表，其中支撑基座前端设置在前导方向上。此外，在蜗壳右侧进水口的法兰连接处后端和X方向也设置两个百分表，其中法兰连接处后端设置在尾水管方向上。完成百分表设置后，让打针对准0位置，小针对准5位置，然后将蜗壳地脚螺栓和法兰连接螺栓拧松，使用10T液压千斤顶，从调速器柜方向向下游方向将蜗壳顶出0.18mm，使用的千斤顶受力微调值为0.07mm。完成微调后，对称拧紧蜗壳基座的地脚螺栓，然后对称拧紧进水口法兰的连接螺栓[1]。
（二）轴瓦受力调整方法
在以往厂家对轴线进行大幅度修调时，曾在前导轴承的底座出垫置铜垫，而经过多年时间的运行，其前导轴承的底座可能会出现左右偏移现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆出现此类问题的主要原因是前导轴承底座、机组基座定位销孔之间不匹配，导致圆柱销无法起到定位作用。在检修过程中，首先对前导、中导和后导轴承瓦抽出，检查轴承瓦磨损和受力情况。发现中导和后导的下半瓦面受力情况较为均匀，但前导瓦面和大轴间的接触面积明显出现不均匀现象。由此可以看出，上游面的受力较大，而下游面的受力较小，这种情况会导致机组在运行过程中，前导瓦的温度较高。
通过对前导轴承座的螺栓和底座进行位置标记后，松脱前导轴承座的螺栓，并在桥机的主钩上挂一个2T葫芦，采取手拉葫芦的方式，将底座吊离机组基座10mm左右。然后在上游侧底座与基座之间加设一个0.10mm铜垫，轴承座放下后，使用百分表对下游侧进行监视。前导轴承底座的上游侧安装一个10T千斤顶，对轴承座进行微调，使其向下游侧平移0.15mm，然后拧紧地脚螺栓。经过观察发现，表分表未出现回弹。在进行轴承机组调整后，对前导、中导、后导轴承轴瓦进行反复盘车受力研磨修刮，使其受力恢复均匀[2]。
（三）检修效果分析
在轴瓦研磨修刮完成后，装回轴瓦，并对导水机构中心进行再次盘车，测量获取竣工数据。从调整效果来看，机组回装完成后，开机空转烘烤轴瓦，然后进行并网试验。前导、中导、后导和推力挖温比检修前机组运行的挖温值低4℃。由此可以看出，轴线调整可以有效提高机组运行稳定性。
三、中小型水电站水轮发电机组维护检修注意事项
基于上述案例分析，中小型水电站水轮发电机组的故障检修工作应采取由易到难的策略，逐步排除故障问题，提高故障检修效率。除了上述故障问题以外，水轮发电机组还容易出现温度过高、定子结构变形、甩油和并网故障问题等。在水轮发电机组的维护检修过程中都需要加以注意。
比如由于定子刚度不足，或安装施工存在问题，导致定子结构发生变形。存在这种故障问题时，水轮机组在运行一段时间后，定子温度不断上升，进而导致定转子空气间隙值变大。为确定定子结构变形程度，需要在机组开机运行一段时间后，在定子内壁多支不同方向的气隙测点变化量进行检测。其测量值变大是定子结构变形问题的最直接表现。安装施工导致的定子变形故障问题则不易发现，故障表现出现时间较晚，也需要密切关注[3]。
总体而言，中小型水电站水轮发电机组维护检修应注意以下几方面问题：
（1）机组检修主要分为两大类，一是临时性检修，二是计划性检修。临时性检修主要根据机组运行状况，对其故障问题进行识别和排除，改善部分机构运行状态，避免因机构异常导致机组停机，需要在平时运行过程中定期进行。计划性检修具体又可以分为小修、大修、扩大程度检修等，一般应每年进行一次小修，2~3年进行一次大修，3~5年进行一次扩大程度检修，确保机组运行安全；
（2）针对机组运行过程中容易出现的温度过高问题，应提前做好预防措施，比如因定子电流超额引发的升温问题，应将其及时调整到额定范围内，如果是空冷器存在问题，则应调节进出水阀开度。对于定子刚度不达标的情况，应及时更换标准定子。如果发现发电机出现甩油现象，则应根据水轮发电机组实际功率、邮箱顶盖，合理设计油箱油量承载限度。通过对机组运行情况进行定期检查，及时排除故障，提高机组运行稳定性。
结束语：综上所述，中小型水电站水轮发电机组容易出现多种故障问题，通过采用合理的检修方法，基于故障问题表现，逐步锁定并排除故障原因，可以快速回复机组正产运行。此外，通过定期对机组运行状态进行检查，做好预防措施，可以降低机组故障发生几率，确保机组稳定运行。
参考文献：
[1]蒋杰.浅谈强化水电站水轮发电机组运行与维护的必要性[J].科技展望,2016,26(18):103.
[2]顾培阳.关于水电站水轮发电机组的可靠性运行[J].湖南农机,2013,40(09):127-128.
[3]刘番江.中小型水电站水轮发电机组的检修分析[J].科技与企业,2013(13):307+312.
论文作者:韦茂持
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：机组论文; 水轮论文; 前导论文; 定子论文; 水电站论文; 故障论文; 螺栓论文; 《电力设备》2018年第15期论文;