广东韶能集团股份有限公司南雄雄洲水电分公司广东南雄512400
摘要：随着国家基础设施建设的不断深化，水电站建设工程及运营维护越来越受到重视，但由于水电机组设备庞大，结构复杂，诱发故障的因素多，加上水力流体因素、振动因素、电磁因素是相互影响的3个难点，往往造成水电站机电设备故障率高、技术难度大等问题，基于此，本文笔者将结合多年的工作经验对水电站机电设备安装和故障检修相关话题进行分析和探讨，这也是水电站运用实践中需要持续研究的重要课题。
关键词：水电站；水轮发电机；设备监测；故障诊断
一、水电站机电设备故障的特点
1.1复杂多样性
水电站运行系统是一个涉及机械、电磁和水力的复杂系统。机组在运行时，除了机械因素外，还有电磁和水力因素的影响。转动部件不平衡、弯曲、以及部件脱落，机组对中不良、固定件松动，导轴承间隙过大、推力轴承调整不良等等，这些都是造成水电站机电设备的故障隐患。另外还有水力卡门涡引起的中高频压力脉动，叶片进口水流冲角过大引起的中高频压力脉动，尾水管内的漩涡流引起的压力脉动等等。电磁方面，发电机定转子间隙不均匀，转子及磁极线圈匝间短路，转子主极磁场对定子几何中心不对称等等。引起振动的因素具有不确定性，可能是机械、电磁、水力三种因素中的一种引起的单一振动，也可能是几种因素共同作用的藕合振动，机械、电磁、水力三者是相互影响的。
1.2渐变性
水电站机电设备故障的产生往往都是通过某个周期而形成的，例如水轮发电机组与其他旋转机械相比转速明显较低，一般在100～200r/min之间，因此水轮发电机组振动故障发展一般属于渐变性或耗损性故障。具有磨损和疲劳特征，突发恶性事故较少，如水力机组部件因空化或泥沙磨损等原因导致的振动，即有一个从量变到质变的过程。
1.3不规则性
由于每个水电站的设计、施工受地理位置、地质状况和经济技术等多方面的影响，每个水电站都是专门设计的。因此水电机组运行时还会受到电网、水文、气候和现场安装等诸多因素的影响，有些影响是不可预知的。这就使得不同电站，甚至同一电站的不同机组的故障情况很不一样，特殊案例比比皆是。水轮机组故障的不规则性，是对通用型故障诊断系统研究的一个巨大的挑战。
二、水电站机电设备安装中所存在的问题
2.1水电站机电设备安装的标准缺乏统一性
机电设备的安装具有较高的技术性，所涉及的范围包括水利、建筑、电力工程等等方面的内容，这就需要机电设备安装中，要统一质量标准，以确保监督管理部门对机电设备质量以有效控制。近些年来，虽然机电安装技术不断升级，但是随着水电站多元化发展，对于技术要求更为严格，给机电设备的安装质量提出了更高的要求。从机电设备质量监督管理的角度而言，由于机电安装质量管理标准尚不完善，随着机电设备的技术改造、升级，需要对机电设备的安全评价以健全，特别是要制定强制性标准，以更好地发挥监督控制作用。
2.2水电站机电设备安装中的电气设备问题
水电站的机电设备安装如果出现问题，主要在于电气设备问题，如果电气设备的隔离开关的接触压力难以符合要求，其接触点就会电热氧化。如果在电机设备安装时，对设备的触头出现安装不正确，就会导致接触压力以及分闸、合闸的速度难以符合操作要求。因此而导致触头过热，就会对机电设备的运行造成影响甚至引爆断路器。如果机电设备存在着安装问题，而又没有及时检修，就会使电流互感器自行绕组开路，引起电压过高，影响水电站可靠运行。机电设备的检修是重要的工作环节，可以对设备安装中存在的错误、设备的机构中卡住异物等等问题及时解决。诸如设备安装过程中出现主变压器损坏、主变吊芯存在异物等等，都会导致排水不畅、主变装置绝缘强度降低等等问题，导致电机设备的绝缘损坏。
2.3水电站机电设备安装中的振动问题
当机电设备安装过程存在着操作失误，或者设备元件遭到损害，就会导致机电设备运行中的振动问题出现。当继电设备处于运行中时导致振动的根本因素在于，轴承间缝隙，加之转子不平衡，使得继电设备处于运行状态时定子和转子之间产生摩擦而导致的。此外，如果机电设备的工艺操作参数与离泵参数不相符合，设备的螺栓、螺母等装配之间连接过紧，都会导致设备机械振动异常。
三、加强水电站机电设备安装及故障检修的有效措施
3.1建立质量监控标准体系，制定完善的检修制度
在机电设备的安装过程中，将设计和规定的质量标准实现作为目标，相关的监理人员对工程质量要严格监督，全面掌控工程的质量。监理工程师在整个过程中发挥着重要的作用，担负着重要职责，事前的审批、事中的监督和事后的把关等工作都要做细做好，同时，还要对承包商进行相应的监督和管制。重视质量监控标准体系的建立，做好各个方面的审查工作。设备的使用规范在机电设备的检修中发挥着重要的作用，是其重要的依据，需要严格按照相应的规定来开展工作。同时，还需要将设备的运行记录作为重要的依据，对不同的零件进行相应的检修，从根源上避免问题的蔓延。
3.2建立图纸检查制度，严格按照安装标准施工及验收
图纸检查这项工作在机电设备的安装中占据着非常重要的位置，是不容忽视的。开展工作之前，需要对图纸进行详细的检查，及时发现其中存在的问题，并对其进行有效的处理，在更大程度上保证机电安装的质量。完成图纸的审查工作之后，需要进行信息的收集，并分类管理，验收之后将其交给业主。验收工作也是非常重要的，工作人员要严格按照相应的标准进行验收和施工，不能违背规则和制度。
3.3及时更新技术，结合科技进行维护
很多传统的水电站并没有对这些老式的水电站机电设备进行相应的更新和完善，这种情况下非常容易导致事故的发生。因此，需要及时更新、改进相关的技术，选择机电设备应遵循高科技、操作简便、价格合理等原则，从而提高机电设备安装和检修的可靠性和运转的效率。例如可以利用以下较为常见的两种方法：
（1）模糊诊断法
在水电站机电设备故障检修实践中，可利用模糊理论用于故障诊断，有的单独使用其进行分析诊断，模糊理论主要模仿人脑的逻辑思维，具有较强的知识表达能力，能将不确定性知识或定性知识转化为定量表示。在故障诊断中，故障与征兆之间的关系往往是模糊的。这种模糊性既来自故障与征兆之间关系的不确定性。又来自故障与征兆在概念描述上的非精确性，因而诊断结果也必然是模糊的。解决模糊诊断问题的传统方法，一般是根据专家经验在故障征兆空间与故障原因空间之间建立模糊关系矩阵。模糊理论可适应不确定性问题；其模糊知识库使用语言变量来表述专家的经验，更接近人的表达习惯；模糊理论能够得到问题的多个可能的解决方案．并可以根据这些方案的模糊度的高低进行优先程度排序等。
（2）专家系统诊断法
专家系统是应用人工智能技术根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程。以解决那些需要专家决定的复杂问题。诊断专家系统的任务就是根据观察到的情况（数据）来推断某个对象机能失常的原因。专家系统在解决难以建立数学模型，较多依赖专家经验知识的问题有独特的优势。在信息不完整或不确定的情况下仍能给出较为合理的结论。
四、结语
水电站机电设备的安装和检修对于机电设备的正常运转意义重大，保证机电设备安装质量，降低故障发生概率，提高机电设备的安全性能，对人们的生命和财产安全是非常重要的。
参考文献
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