(黄河万家寨水利枢纽有限公司山西忻州036400)
摘要：水电站水轮发电机组是一个长时间无间断运行的庞大设备系统，由于其内部构造的复杂性、和运转的持续性，造成了其很多常见的故障耗损情况。因此，在对发电机组进行温度、轴承和甩油等故障分析后，提出了针对性的故障解决方法。应用现代化的无线传感技术、大数据和远程监控系统，对故障进行实时监控，做到第一时间发现并解决问题，有效保障发电效率，实现电力的平稳运行。
关键词：水轮发电机组；机组运行故障；发电机检修系统
水力发电是我国发展中，不可或缺的、重要的战略资源，而保障水力发电稳定运行的重要因素便是水轮发电机，作为水力发电强有力的后盾，水轮发电机的正常运行需要我们加以重视。水电站水轮机组的组织结构是及其复杂的，组件中重要的合成部分便是叶片和油润系统，水轮机组日常运行还是以冲水运转为主，因此使用过程中交互运转总会出现各种复杂的问题，最终导致机组无法按时完成发电任务。基于此，发电机组运作中要制定详细的预案，针对日常频发型的故障给出具体的维护对策和养护途径，针对故障问题给出深入的解决分析。
1水电站水轮发电机运行分析
1.1水轮发电机的运行方式
水电站水轮发电机组的运行原理主要是物理学上通用的负荷传递原理，根据运行机组数分为并网运行、单机运行等运行模式。但通常一些水电站是根据另外一种划分方式区分水轮发电机的运行模式。水轮发电机组的运行中，根据调速器的模式变化分为自动运行、手动运行等运行方式。
1.2水轮发电机组的结构分析
水轮发电依靠的不单是一个机器，是由多种机器和零件组成的一个机组来完成发电工作。组成水轮发电器的关键因素主要有转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器及制动器。其中，定子中又包含机座、铁芯及绕组。定子还兼具结构调整的功能，可以根据运输条件和发电功能进行结构调节，如调节定子铁芯冷轧硅钢片的叠成。此外，水电站水轮发电机组运行的过程中，机组内部密闭且空气冷却，系统正常循环，以保证系统结构稳定，提高发电效率。
2水电站水轮发电机组运行中常见的故障
由于水轮发电机体的庞大，每当其在运行过程中便会产生过高的热量，热量的攀升往往就造成了机组内部的机器与零件的耗损，最终产生故障。
2.1温度故障
水电站水轮发电机组的特点就是能够长时间进行无间断的运行，但在这样的情况下往往会产生较高的热量，一旦机身温度较高便会影响运行速度，对发电机轴承运行的速度造成不良影响。如果机组不能及时散热或者缺乏散热设备，将威胁机组的正常运行，拖慢运行设备，降低发电效率，降低电能供应率，从而影响发电站的整体效益。此外，温度过高还会使机组运行必要的油料燃烧，造成事故。
2.2轴承过热
水电站水轮发电机组常见的设备故障还有轴承过热。轴承过热可能是长时间运行导致机组热量过高，却无法及时散热导致。轴承过热还会导致调速器紧急停阀、机组超速及机组故障停机。
2.3甩油故障
水电站水轮发电机组运行的过程中，很容易导致甩油故障的发生。导致甩油故障的主要原因有3点。（1）油箱中油料较多，超出标准值。（2）机组机器长时间、较大幅度运行，超出标准的运行范围。（3）油箱应是一个密封的空间，油箱顶部的密封程度一定要高。如果油箱密封程度较低，长时间、高频率的运行中，会出现甩油故障。同时，水轮发电机组的运行速度较快、消耗较大，运行使用和消耗的油料属于易燃易爆物品，如果设备运行过程中导致油料甩出而没有及时制止，很容易造成安全事故，后果严重。
3水电站水轮发电机运行故障解决和处理方法
3.1硬件设计
水电站水轮发电机组运行的特点主要有电磁干扰较强、水轮机振动力度大及机组和厂房的环境湿度大。因此，发电机组的硬件要求非常高。首先，需要具备较好的防震、防电磁干扰的功能。其次，还要机器选材适应潮湿的环境，或者具备防潮功能。现代发电机组应用PLC技术可以克服水轮发电机组的不利条件，满足发电机组的必要要求。PLC是基于数字运算的电子操作系统，可实现远程操控，通过输入、输出系统运行大数据来监督控制工业生产。PLC的硬件结构与工业常用的微型计算机相同，具有存储数据量大、编程简单、运行速度快、输入输出功能全面及可扩充等优点。
3.2装配水轮发电机检修系统
水轮发电机组存在很多事故隐患，如果存在一个对应的发电机检修系统，会减少事故的发生，提高发电效率。因此，借助互联网、无线传感技术及大数据分析系统等，针对水轮发电机存在的产检问题，设计了水轮发电机常见故障的检测与检修系统。该系统主要通过如下3个步骤进行水轮发电机的检修。
第1步，应用无线传感技术，在水轮发电机组的各设备上设置监测点。测点的安放要遵循完整感知的原则，尽量不要安放地过于稀疏或过于密集，要考虑到现实的需要。同时考虑传输信号是否通畅、监测数据能否正常输入系统分析等。
第2步，建立完整的数据库，利用大数据分析。根据监测数据，同时对比正常机组运行参数，对水轮发电机的工况作出分析。最重要的是要建立完整的数据分析系统。系统应包括机组运行标准参数、全天运行值、机器以往故障维修记录及机组各故障具体维修方法等。
第3步，安装智能警报系统。系统可以根据监测和分析到的可能故障做出及时警报，技术工人可以在第一时间赶到，并进行修理和维护，以减少损失。水轮发电机的检修系统由前端无线传感技术、大数据分析及智能警报系统组成，可以预测可能发生的故障，也可以对已经发生的常见故障做出及时止损，避免影响整个机组的运行，提高发电效率。
3.3高温处理技术
温度超出标准值是发电机组最常见的故障。处理这类事故首先需要机组具备测温系统，对温度实施监控。温控系统的主要功能是：若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，系统会自动对机组运行功率和速度进行调整；如果调整后的3min内温度仍未降到标准值以下，则引发温度异常警报。此外，针对冷却水压异常引发的高温，要对水泵进行全面检查，同时保证机组有足够的备用水进行冷却。这既保证了及时冷却高温设备，又降低了水电站水轮发电机组运行故障造成的损失。
3.4加强日常维护工作
若想要保障水力发电的工作效率，就一定要保证水轮发电机组的正常运行，减少故障的最有效方式便是加强日常对设备的维护。对于日常维护我们可以从三方面出发，首先，要做到对水电站水轮发电机运行原理模式的清楚掌握，定期清理设备运行中产生的积水，为水轮发电机组创造一个良好的运行环境。另外要做到对温度的实施监控，对其输出功率、运行速度等重要因素进行安全监督，做到定期抽查。其次，对水电站水轮发电机设备组要进行定期的质检，及时发现并更换磨损、老旧、腐蚀等零部件，做到科学保养。
4结束语
水电站水轮发电机组的常见故障并非人力不可解决的，在科技发展的今天，通过最新技术及人工的努力，完全可以预防和杜绝这些问题，对已经发生的故障，也能够做到及时止损。运用PLC硬件系统可以实现机组的远程监督；利用检修系统分析故障，能够第一时间制定解决方案；高温处理技术通过机组运行调节和冷却达到温度标准值，减少故障损失；因此，设备在日常运行中，一定要重视对设备维护的重要性，定期科学的维护有利于设备顺畅的运行。
参考文献
[1]李泉，阮凡，涂鸿焱，等.浅谈水轮发电机组常见故障的分析处理[J].水电与新能源，2017，（11）：54-56.
[2]张生贤.水轮发电机组常见故障及处理措施分析[J].科技创新与应用，2014，（33）：115.
[3]韦江.浅谈小水电站发电机和水轮机易发生的故障及处理方法[J].工程技术（引文版），2016，（2）：176.