| 标题 | 水轮发电机组的故障与维修关键点分析 |
| 范文 | 林厚疆 摘 要：本文在对水电站水轮机组的常见故障进行分析的基础上，提出了相应的解决方法与改善措施，希望能够为相关的工作人员提供借鉴与参考，以便能够更好实现对水轮发电机的维护工作。 关键词：水电站；水轮发电机组；故障；维护 中图分类号：TV734.2 文献标志码：A 伴随着我国社会经济的迅速发展，机械重工方面得到了进一步的发展，对于机械问题进行检查的方式也有了长足的进步。尤其是在水电站水轮发电机的现场检查方面，通过人工直接进行现场检查的方式已经逐渐落伍，随之而生的是新的监测方式。通过网络或者人工智能对水电站的故障进行进一步的排查监测工作，已经成为时代发展的一个重要趋势。 1 水电站水轮发电机组的结构与工作原理 组成水轮发电机的构成部分，主要分为定子、转子以及励磁装置。在水电站中，水轮发电机组导水机构是需要一段时间之后，才能够进行闭合。因此在这段时间之中，为了要防止水轮发电机在关闭时电网解列的过程中机组的转速提升过快的问题出现，这就要求水轮发电机的转子要具有足够强大的转动惯量。在发电机进行同步运行时，水轮发电机组中的励磁绕组一定要通过直流电流，这样才能够产生相应的磁场，保证发电机在运行的过程中，磁场是能够持续存在且有效的。水轮发电机的转子，在运行过程中，是通过水轮机带动而运行的。主磁场的变动过程，变化规律相当于正弦的变动规律。水轮发电机的主磁场与定子绕组进行切割的过程中，就会在定子绕组中产生随时间变化的正弦交流电动势，从而进行发电，这就是水轮发电机的工作原理。 2 水电站发电机组所出现的常见故障 目前我国的大型水电站所采用的发电机组，都是以磁子为转子，而固定发电线圈、转子的质量过大，会导致发电机组出现明显的零件磨损。另外，超高的水压也会给闭水阀门、压力阀门等基础设备造成损害。同时，一般的水电站在转子开转后是不能随意停转的，因为一旦要进行全面停转就必须对大坝进行锁闸，才能够最有效地停转发电机组，在这种情况下，维修人员才能够对发电机组进行全面的故障检修与零件更换。所以可以说在一般情况下，水轮发电机组出现不影响正常使用的磨损变形，并不会立马进行检修，但这样却会加重零件的磨损，甚至会造成严重的损失。 2.1 水轮发电机负荷异常故障 水轮发电机在工作过程中，发电机所承受的电力载荷也是造成发电机损坏的重要原因，我国三峡大坝水利发电机组承载着三峡两岸许多城市的电力需求，因此工作人员必须保证三峡水利发电机组的载荷不超过额定载荷。对于任何发动机来说，一旦负载超过了额定载荷，发电机中所流通的电流就会超过其额定数值，造成发电机过热。同时水轮机与转子的电流也会因为互感而高出额定数值。最终造成整个水轮发电机组中的电流过高，而电流过高则会造成发电机整个电路系统出现温度升高、电阻增大等问题。轻则出现电路因过热而烧坏的结果，重则会直接导致整个水轮机组报废，甚至会引发电力火灾。 2.2 发电机组温度异常造成故障 发电机组的发热原因不止负荷过高这一点，最常见的发热原因是因为转子与定子之间或者转子与转轴之间摩擦过大而导致摩擦发热，这种发热最有可能损坏的是转子的摩擦表面。而另一种原因则是上文提到的负载过大导致温度升高，升高的温度又会导致电路的损坏甚至会引发电力火灾。另外，水轮发电机组的工作环境如果控制不当，也会因环境改变而导致机器温度异常，造成水轮机组的工作出现异常甚至报废。 2.3 发电机转子回路出现故障 水轮发电机的转子是整个水轮系统中最重要的部分，转子既要起到推动水轮发电的作用，同时还要承载起输电任务，因此可以说转子是整个水轮发电机组中最繁忙、任务最重的部位。同时因为它的结构复杂，自身重量又非常大，即使是在正常运转的情况下也会因为重量导致磨损。但回路断线故障对转子等结构来说是毁灭性的破坏，因为如果转子的回路一旦断线，那么整个转子就会进入断路状态。因此在发电机转子上也有相应的断路保护系统，一但发电机转子出现断路，相应的监控系统就会收到失磁保护信号，相应的报警系统也会启动，但是尽管有如此全面及时的应急系统，现代技术的缺陷仍然会导致转子断裂这种情况的发生，毕竟我们目前所能用于生产的材料达不到要求，就必须要通过人力来进行监管，并及时修复，才能避免事故的发生。 2.4 水轮机组阻碍故障与甩头故障 水轮机组运行最多的部位便是转子，必须用润滑油对水轮机转子部分进行相应的润滑保护来减轻转子的磨损。体型巨大的转子需要用大量的润滑油才能够达到较好的润滑效果，但是如果水轮机组内的润滑油超过其额定承载范围，发电机就会出现甩油现象。一旦转子将润滑油甩出，主要会造成两种问题：第一点是因为转子缺少润滑油而导致摩擦力增大出现磨损，甚至转子的转动也会受到很大影响，使转子不能够正常运转；第二点是甩出的润滑油在温度相对较高的水轮发电机组内很可能会被点燃，而一旦润滑油被点燃则会造成非常恐怖的后果。所以必须对水轮机转子的润滑系统进行隔离保护，在防止水轮机甩出润滑油的同时保证水轮机的正常运转。 3 水电站水轮发电机组的维护技术 3.1 信息融合水轮发电机组故障检测技术 发电机组非常容易出现突发情况，要想保证水轮发电机组不出故障正常运转，必须对发电机进行多次检查。目前，信息融合水轮发电机组故障检测技术应用比较广泛。信息融合水轮发电机组故障检测技术可以完美的应用于水轮发电机组局部故障检测，该技术主要会利用两个子神经网络，并且分别采用3层BP神经网络，总平方误差目标为0.02，置信门限为0.95。人工神经网络目标输出数据为该技术输出结果的重要反映，比如转子不平衡显示为0，那么就代表该部分没有发生故障，尾水管偏心涡带的输出数据为1，这就表明这一部分发生了故障。总之，当輸出节点为“1”时表示局部有对应的故障发生；当输出节点为“0”时表示局部没有对应故障发生。总之，基于BP神经网络和D-S证据理论相结合的信息融合水轮发电机组故障检测技术具有比较良好的效益。并且该技术能够有效地提升故障的确诊率，从而使诊断结果具有更高的可靠性和精确性。 3.2 反向选择故障判别算法 目前我国所能生产的最高质量的水轮机零件，依然不能与发达国家的水平工艺相比。这就需要我们依靠相对应的反向选择算法进行排查故障。其是实现水轮发电机组由“计划检修”向“状态检修”转变的必备条件。水轮发电机组出现异常或故障时，监测信号会表现出奇异性的特征。传统意义上的故障识别方法存在很多局限性，不能够快速的发现相关的故障。反向选择算法是建立在免疫原理基础上的，这是一种比较先进的人工智能算法，是一种很有潜力的水轮发电机组故障诊断方法。该技术可以利用“自己—非己”的识别模式。对所涉及的设备信号进行判别，检测其是否处于正常的状态。总之，基于反向选择算法的水轮发电机组故障判别方法具有良好的效果。 结语 总之，水轮发电机组的故障与维护是非常重要的，要想在这方面的工作中有所提高，就要不断地对工作的人员进行培训，不断总结经验，提高技术水平，从而在学习的过程中保证水电站水轮发电机的安全性和稳定性。 参考文献 [1]陈德勇.中小型水电站水轮发电机组常见故障与检修研究[J].机电信息，2015（9）：57，59. |
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