水轮发电机组技术分析

水轮发电机组技术分析

卢宝军

广东省科源工程监理咨询公司广东广州510000

摘要：目前，我国已建成的小型水电站达4.5万余座，其中近半数投运超过20年，发电机存在绝缘老化、故障率高、出力受阻、安全隐患多等情况，特别是上世纪八十年代前建成的中小型水电站的发电机，绝缘材料差，制造工艺落后，这种情况尤为明显。本文就水轮发电机组技术进行分析。

关键词：水轮发电机组；技术；故障

引言

水轮发电机等关键设备的故障会降低水力发电效率，并存在安全隐患。自20世纪90年代，我国开始引入水电设备状态检修，促进了水轮发电机检修的发展。因此对水轮发电机检修系统进行研究，就是以状态监测、故障诊断为核心的状态检修系统的研究。

一、水电站水轮发电机运行分析

1.1运行方式

水电站水轮发电机组是以按带负荷方式为主，其中包括并网运行、单机运行等运行模式。但是，有些水电站水轮发电机组在运行的过程中，若是根据调速器的运行方式，主要包括自动运行、手动运行等运行模式。

1.2结构分析

水电站水轮发电机是由很多方面组成，例如：转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器和制动器等方面组成。其中，定子主要是由机座、铁芯和绕组等方面组成。同时，定子铁芯冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件对其结构进行调整。另外，在水电站水轮发电机组运行的过程中，一般情况下主要是采用密闭循环方式，其内部空气冷却，保证水电站水轮发电机组运行的稳定性。

二、水电站水轮发电机组运行中常见的一些故障

2.1温度故障

水电站水轮发电机组在长期运行的过程中，势必会产生一些热量，其温度相对较高，这样对设备的运行就会产生一定的影响，尤其是对发电机导轴承等方面。同时，若是定期检修和排热等工作不及时的话，就会导致水电站水轮发电机组运行故障，电能的供应自然也会受到影响。另外，若是水导油盆起在缺油的情况下，散热性能较差，也会导致温度较高发生异常，其运行设备也会产生故障，影响着水电站运行的综合效益。

2.2甩油故障

2.2.1在水电站水轮发电机组运行的过程中，油箱的油若是相对较多的话，超出所规定的标准值，这样就会导致甩油故障的现象。

2.2.2若是水电站水轮发电机组运行中转动幅度相对较大的话，超出所规定的范围，这样也会导致水电站水轮发电机组甩油故障的发生。

2.2.3油箱顶部的密封程度是导致水电站水轮发电机组甩油故障发生的重要因素，主要是因为油箱的密度相对较差，导致的油甩出。

以上的问题都会引发水电站水轮发电机组设备消耗较大，影响到水电站水轮发电机组的正常运行。同时，若是情况相对较为严重的话，还会引发安全事故的发生，所造成的后果是非常严重的。

2.3并网故障

其实，在水电站水轮发电机组运行的过程中，控制方式一般是以手动控制为主，这样经常导致电压和频率参数产生较大偏差，两者无法处于平衡的状态，若是不及时控制，就会导致水电站水轮发电机组运行故障的发生，影响水电站的正常运行。

三、水电站水轮发电机运行故障维护和处理的主要技术

3.1日常维护工作

加强日常维护工作，是保证水电站水轮发电机组运行的基础，那么在日常维护的过程中，可以从以下几个方面展开：

3.1.1在日常维护的过程中，需要深入、具体地了解水电站水轮发电机组的运行情况以及运行环境等方面，并且需要对水电站水轮发电机组进行定期的清扫。同时，一定要保证水电站水轮发电机组周围环境没有积水的现象，为水电站水轮发电机组的运行提供良好的环境。

3.1.2定期对水电站水轮发电机组进行检验，针对磨损情况相对较大的零部件，需要进行及时的更换，例如：为了避免调速器出现腐蚀生锈的现象，需要定期进行保养；为了避免水轮发电机出现潮湿的情况，使用一段时间就需要进行更换，进而保证水电站水轮发电机组的稳定性。并且需要对其运行频率进行控制，这样可以有效降低水电站水轮发电机组运行故障的发生。

3.1.3在日常维护的过程中，若是发现轴瓦损坏、轴承损坏，联动传动部分出现异常、尾水管堵塞、地脚螺丝松动等运行故障，一定要进行及时的处理，避免对水电站水轮发电机组的运行造成严重的影响。

3.2装机组维护技术

3.2.1在检验的过程中，一定要对发电机或者其他设备之间的连接线全部拔出，同时将发电机接线盒的定子绕组末尾的连接有效切断，这样可以保证检验工作的顺利展开，避免产生。

3.2.2一定要根据水电站水轮发电机组的电压高低，选择相对合适的摇表，例如：在水电站水轮发电机组的电压为400V，这样才能保证绝缘电阻摇测的摇测的准确性和合理性。同时，通过遥测可以保证各个设备、部件的绝缘参数处于标准的范围内，进而保证水电站水轮发电机组的稳定性。

3.3高温处理技术

温度异常主要是表现为水电站水轮发电机组的相关设备，运行温度相对较高，若是处理的不及时，就会导致水电站水轮发电机组运行故障的发生。因此，在水电站水轮发电机组运行维护和处理的过程中，一定要对该方面给予足够的重视，若是发现的水电站水轮发电机组的有功负荷大于额定值，或者定子电流高于额定值的话，那么一定要对额定值进行有效的调整。同时，温度异常若是因为测温装置性能较差所引发的话，应当将测温装置退出故障点，并且需要及时通知专业的工作人员，展开水电站水轮发电机组的维护工作，进而在最大程度上保证水电站水轮发电机组运行的稳定性。另外，针对冷却水压性能较差所引发的温度异常，一定要对水泵进行全面的检查，并且设置机组冷却备用水，这样可以将其水压进行有效的控制，处于标准、合理的范围内，降低水电站水轮发电机组运行故障发生的系数。

3.4发电机冒烟处理技术

冒烟是显示水电站水轮发电机组发生运行故障的一个重要表象，一旦发生该现象，需要判断发电机组冒烟的位置，分析该现象发生的原因。同时针对该情况，需要立即停止水电站水轮发电机组运行，对电源、开关等方面进行全面的检查，逐一排除故障点，保证电源、开关处于稳定的工作状态。另外，针对冒烟的设备需要进行整体性的维修工作，根据相关参数对设备零部件进行更换，并且在维修结束后需要进行运行测试，在没有任何问题以后，才能正式投入使用，进而保证水电站水轮发电机组运行的稳定性和安全性。

四、状态监测技术分析

状态监测顾名思义就是通过采集水轮发电机的实时工况以备故障诊断使用，提升故障的预防和控制。它由两个关键的组件构成，即传感器和数据采集单元。传感器是状态监测的眼睛和手，它代替人工进行水轮发电机的数据收集。总体来说，目前使用的传感器种类众多，如电涡流传感器、压力脉动传感器等，不同的传感器类型其传感测量精度也有所区别。传感器应能够采集包括摆度、震动、压力脉动、气隙等重要参数。随着“中国智造”的发展，一批性能良好的国产传感器正在迅速的占领市场。本系统所选取的传感器的基本原则是能够充分采集水轮发电机的低频信号，并能够实现稳定的数据采集，减少传感器的测点损失。同时因为所需采集的参数类型较多，应根据水轮发电机不同部位的监测需求，配置相应的传感器的类型。

数据采集单元，它根据传感器传入的信号进行数据收集，并与上位机相连。为了方便进行灵活的配置和处理，数据采集单元按照模块化的结构进行设计，并采用自适应锁相环技术，减少信号泄露和栅栏效应，实现完整的数据采集；上位机，检修系统的总控制端，它以开放式的分层分布式的以太网进行网络结构布局，接受数据采集器的信号，利用在在线监控终端并进行集中的处理和分析。

五、结束语

水轮发电机是水力发电的关键设备，针对其开展实时在线监测和故障诊断的检修的研究有利于提升其工作效率，降低水力发电安全事故的发生。

参考文献：

[1]张德强.水轮发电机检修系统的关键技术分析[J].水电与新能源，2016（01）：49-52.

[2]徐青山，乐秀璠，陈俊，张欣.水轮发电机组电气制动技术分析[J].电力自动化设备，2002（08）：32-34.