水輪發(fā)電機(jī)組的故障與維修關(guān)鍵點(diǎn)分析

1、    水輪發(fā)電機(jī)組的故障與維修關(guān)鍵點(diǎn)分析    林厚疆摘 要：本文在對(duì)水電站水輪機(jī)組的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的解決方法與改善措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作人員提供借鑒與參考，以便能夠更好實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)工作。關(guān)鍵詞：水電站；水輪發(fā)電機(jī)組；故障；維護(hù)：tv734.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，機(jī)械重工方面得到了進(jìn)一步的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械問(wèn)題進(jìn)行檢查的方式也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是在水電站水輪發(fā)電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢查方面，通過(guò)人工直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查的方式已經(jīng)逐漸落伍，隨之而生的是新的監(jiān)測(cè)方式。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者人工智能對(duì)水電站的故障進(jìn)行進(jìn)一步的

2、排查監(jiān)測(cè)工作，已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。1 水電站水輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)與工作原理組成水輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)成部分，主要分為定子、轉(zhuǎn)子以及勵(lì)磁裝置。在水電站中，水輪發(fā)電機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是需要一段時(shí)間之后，才能夠進(jìn)行閉合。因此在這段時(shí)間之中，為了要防止水輪發(fā)電機(jī)在關(guān)閉時(shí)電網(wǎng)解列的過(guò)程中機(jī)組的轉(zhuǎn)速提升過(guò)快的問(wèn)題出現(xiàn)，這就要求水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子要具有足夠強(qiáng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在發(fā)電機(jī)進(jìn)行同步運(yùn)行時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組中的勵(lì)磁繞組一定要通過(guò)直流電流，這樣才能夠產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，保證發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，磁場(chǎng)是能夠持續(xù)存在且有效的。水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，在運(yùn)行過(guò)程中，是通過(guò)水輪機(jī)帶動(dòng)而運(yùn)行的。主磁場(chǎng)的變動(dòng)過(guò)程，變化規(guī)律相當(dāng)于正弦的變

3、動(dòng)規(guī)律。水輪發(fā)電機(jī)的主磁場(chǎng)與定子繞組進(jìn)行切割的過(guò)程中，就會(huì)在定子繞組中產(chǎn)生隨時(shí)間變化的正弦交流電動(dòng)勢(shì)，從而進(jìn)行發(fā)電，這就是水輪發(fā)電機(jī)的工作原理。2 水電站發(fā)電機(jī)組所出現(xiàn)的常見(jiàn)故障目前我國(guó)的大型水電站所采用的發(fā)電機(jī)組，都是以磁子為轉(zhuǎn)子，而固定發(fā)電線圈、轉(zhuǎn)子的質(zhì)量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)明顯的零件磨損。另外，超高的水壓也會(huì)給閉水閥門、壓力閥門等基礎(chǔ)設(shè)備造成損害。同時(shí)，一般的水電站在轉(zhuǎn)子開轉(zhuǎn)后是不能隨意停轉(zhuǎn)的，因?yàn)橐坏┮M(jìn)行全面停轉(zhuǎn)就必須對(duì)大壩進(jìn)行鎖閘，才能夠最有效地停轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組，在這種情況下，維修人員才能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)組進(jìn)行全面的故障檢修與零件更換。所以可以說(shuō)在一般情況下，水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)不影響正常使

4、用的磨損變形，并不會(huì)立馬進(jìn)行檢修，但這樣卻會(huì)加重零件的磨損，甚至?xí)斐蓢?yán)重的損失。2.1 水輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷異常故障水輪發(fā)電機(jī)在工作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)所承受的電力載荷也是造成發(fā)電機(jī)損壞的重要原因，我國(guó)三峽大壩水利發(fā)電機(jī)組承載著三峽兩岸許多城市的電力需求，因此工作人員必須保證三峽水利發(fā)電機(jī)組的載荷不超過(guò)額定載荷。對(duì)于任何發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，一旦負(fù)載超過(guò)了額定載荷，發(fā)電機(jī)中所流通的電流就會(huì)超過(guò)其額定數(shù)值，造成發(fā)電機(jī)過(guò)熱。同時(shí)水輪機(jī)與轉(zhuǎn)子的電流也會(huì)因?yàn)榛ジ卸叱鲱~定數(shù)值。最終造成整個(gè)水輪發(fā)電機(jī)組中的電流過(guò)高，而電流過(guò)高則會(huì)造成發(fā)電機(jī)整個(gè)電路系統(tǒng)出現(xiàn)溫度升高、電阻增大等問(wèn)題。輕則出現(xiàn)電路因過(guò)熱而燒壞的結(jié)果，重則會(huì)直接

5、導(dǎo)致整個(gè)水輪機(jī)組報(bào)廢，甚至?xí)l(fā)電力火災(zāi)。2.2 發(fā)電機(jī)組溫度異常造成故障發(fā)電機(jī)組的發(fā)熱原因不止負(fù)荷過(guò)高這一點(diǎn)，最常見(jiàn)的發(fā)熱原因是因?yàn)檗D(zhuǎn)子與定子之間或者轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間摩擦過(guò)大而導(dǎo)致摩擦發(fā)熱，這種發(fā)熱最有可能損壞的是轉(zhuǎn)子的摩擦表面。而另一種原因則是上文提到的負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致溫度升高，升高的溫度又會(huì)導(dǎo)致電路的損壞甚至?xí)l(fā)電力火災(zāi)。另外，水輪發(fā)電機(jī)組的工作環(huán)境如果控制不當(dāng)，也會(huì)因環(huán)境改變而導(dǎo)致機(jī)器溫度異常，造成水輪機(jī)組的工作出現(xiàn)異常甚至報(bào)廢。2.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是整個(gè)水輪系統(tǒng)中最重要的部分，轉(zhuǎn)子既要起到推動(dòng)水輪發(fā)電的作用，同時(shí)還要承載起輸電任務(wù)，因此可以說(shuō)轉(zhuǎn)子是整個(gè)水輪發(fā)電機(jī)

6、組中最繁忙、任務(wù)最重的部位。同時(shí)因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，自身重量又非常大，即使是在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下也會(huì)因?yàn)橹亓繉?dǎo)致磨損。但回路斷線故障對(duì)轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是毀滅性的破壞，因?yàn)槿绻D(zhuǎn)子的回路一旦斷線，那么整個(gè)轉(zhuǎn)子就會(huì)進(jìn)入斷路狀態(tài)。因此在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上也有相應(yīng)的斷路保護(hù)系統(tǒng)，一但發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)斷路，相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)收到失磁保護(hù)信號(hào)，相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)，但是盡管有如此全面及時(shí)的應(yīng)急系統(tǒng)，現(xiàn)代技術(shù)的缺陷仍然會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子斷裂這種情況的發(fā)生，畢竟我們目前所能用于生產(chǎn)的材料達(dá)不到要求，就必須要通過(guò)人力來(lái)進(jìn)行監(jiān)管，并及時(shí)修復(fù)，才能避免事故的發(fā)生。2.4 水輪機(jī)組阻礙故障與甩頭故障水輪機(jī)組運(yùn)行最多的部位便是轉(zhuǎn)子，必須用

7、潤(rùn)滑油對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行相應(yīng)的潤(rùn)滑保護(hù)來(lái)減輕轉(zhuǎn)子的磨損。體型巨大的轉(zhuǎn)子需要用大量的潤(rùn)滑油才能夠達(dá)到較好的潤(rùn)滑效果，但是如果水輪機(jī)組內(nèi)的潤(rùn)滑油超過(guò)其額定承載范圍，發(fā)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。一旦轉(zhuǎn)子將潤(rùn)滑油甩出，主要會(huì)造成兩種問(wèn)題：第一點(diǎn)是因?yàn)檗D(zhuǎn)子缺少潤(rùn)滑油而導(dǎo)致摩擦力增大出現(xiàn)磨損，甚至轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)受到很大影響，使轉(zhuǎn)子不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)；第二點(diǎn)是甩出的潤(rùn)滑油在溫度相對(duì)較高的水輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)很可能會(huì)被點(diǎn)燃，而一旦潤(rùn)滑油被點(diǎn)燃則會(huì)造成非?？植赖暮蠊?。所以必須對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行隔離保護(hù)，在防止水輪機(jī)甩出潤(rùn)滑油的同時(shí)保證水輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3 水電站水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)技術(shù)3.1 信息融合水輪發(fā)電機(jī)組故障

8、檢測(cè)技術(shù)發(fā)電機(jī)組非常容易出現(xiàn)突發(fā)情況，要想保證水輪發(fā)電機(jī)組不出故障正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行多次檢查。目前，信息融合水輪發(fā)電機(jī)組故障檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。信息融合水輪發(fā)電機(jī)組故障檢測(cè)技術(shù)可以完美的應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)組局部故障檢測(cè)，該技術(shù)主要會(huì)利用兩個(gè)子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且分別采用3層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，總平方誤差目標(biāo)為0.02，置信門限為0.95。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)輸出數(shù)據(jù)為該技術(shù)輸出結(jié)果的重要反映，比如轉(zhuǎn)子不平衡顯示為0，那么就代表該部分沒(méi)有發(fā)生故障，尾水管偏心渦帶的輸出數(shù)據(jù)為1，這就表明這一部分發(fā)生了故障。總之，當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)為“1”時(shí)表示局部有對(duì)應(yīng)的故障發(fā)生；當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)為“0”時(shí)表示局部沒(méi)有對(duì)應(yīng)故障發(fā)生?？?/p>

9、之，基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和d-s證據(jù)理論相結(jié)合的信息融合水輪發(fā)電機(jī)組故障檢測(cè)技術(shù)具有比較良好的效益。并且該技術(shù)能夠有效地提升故障的確診率，從而使診斷結(jié)果具有更高的可靠性和精確性。3.2 反向選擇故障判別算法目前我國(guó)所能生產(chǎn)的最高質(zhì)量的水輪機(jī)零件，依然不能與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平工藝相比。這就需要我們依靠相對(duì)應(yīng)的反向選擇算法進(jìn)行排查故障。其是實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組由“計(jì)劃?rùn)z修”向“狀態(tài)檢修”轉(zhuǎn)變的必備條件。水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)，監(jiān)測(cè)信號(hào)會(huì)表現(xiàn)出奇異性的特征。傳統(tǒng)意義上的故障識(shí)別方法存在很多局限性，不能夠快速的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的故障。反向選擇算法是建立在免疫原理基礎(chǔ)上的，這是一種比較先進(jìn)的人工智能算法，是一種很有潛力的水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷方法。該技術(shù)可以利用“自己非己”的識(shí)別模式。對(duì)所涉及的設(shè)備信號(hào)進(jìn)行判別，檢測(cè)其是否處于正常的狀態(tài)?？傊诜聪蜻x擇算法的水輪發(fā)電機(jī)組故障判別方法具有良好的效果。結(jié)語(yǔ)總之，水輪發(fā)電機(jī)組的故