灯泡贯流式水轮发电机组运行维护常见问题的探究

灯泡贯流式水轮发电机组运行维护常见问题的探究

李明1裴红洲2

(1.华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明650206;2.华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明650206)

摘要：本文主要是在查阅大量的相关文献的基础之上，结合实际工作经验，分析和研究了灯泡贯流式水轮发电机组常见的运行维护问题，希望通过本文的分析和研究，可以提供一些借鉴作用。

关键字：灯泡贯流式；水轮发电机组；运行；维护

1、引言

随着我国水电开发的不断推进，电站建设逐步由中高水头向高水头、低水头大流量两个方向发展，冲击式机组、贯流式机组的应用越来越多。特别是贯流式机组低水头应用范围广、可利用能源类型较多，是低水头、大流量水电站的一种专用机型。由于其水流在流道内基本上沿轴向运动，不需形成转动环量，因此机组的过水能力和水力效率能有所提高。由于其体积小、重量轻、效率高、在相同开挖深度条件下汽蚀性能好、检修、维护方便等优点，近年来发展较快，而且功率也越来越大，其双向发电、双向抽水和双向泄水等功能也很适合综合利用潮汐能等低水头水力资源。

灯泡贯流式机组作为贯流式机组中最为成熟、高效的机型，得到了较快的发展。据不完全统计，我国目前已建的灯泡贯流式电站已过百家，且尚有更多的同类型电站正在规划建设之中。

2、运行方面

（1）水头对机组的出力和运行工况影响更为突出

灯泡贯流式水轮发电机组通常具有低水头、大流量、库容小等特点，在运行时，水头变化率较大。决定了灯泡贯流式机组比常规机组更多的运行在低效率区，机组运行工况更为恶劣。加之需要满足导叶、桨叶的协联调节，避开振动区等要求，对调速器带负荷的稳定性和调节性提出了更高的要求。同时应按照不同水头设置对应的调速器启动开度，以免造成机组过速等异常情况。

（2）水轮机调节更为复杂

灯泡贯流式机组主要设置在水下灯泡的体内，体积较小，通常具有Ri较大、Ta值小和Tw值大的特点。与其他类型机组相比，贯流机组转动惯量较小，机组转速变化较快，稳定控制较困难，甩负荷高频、低频是其常见的现象。高频容易导致机组过速停机，低频容易产生励磁灭磁，此皆不利于机组快速并网和事故快速恢复。为了提高机组效率以及过渡过程特性，需对协联曲线进行优化控制，将导叶和桨叶综合控制，甩负荷初期桨叶保持不动或者开启，防止机组过速；同时，对导叶关闭深度做一定的限制，与桨叶开度结合起来控制，防止出现机组低频。

（3）灯泡体内设备布置紧凑

灯泡体内设备通常布置紧凑，散热条件较差，从而导致机组运行的温度普遍较高。同一般的水轮发电机相比，其气隙较小，以产生较大单边磁拉力，出现转子扫膛故障的风险较高。因转子的磁空间较小，使得励磁安匝数受到一定的限制，带无功功率能力较差。阻尼绕组中的感应电流较大，阻尼条易开裂或者是熔断。

（4）发电机冷却和除湿要求较高

由于受灯泡外径的限制，灯泡贯流式机组的结构比较紧凑，定子机座中的通风空间小，通风路径窄长，通风散热更为困难。发电机通常采用常压密闭循环强迫通风全空气冷却，采用二次冷却时冷风温度较高。运行时应关注定转子温度及机组进相情况，并定期检查冷却水管、空气冷却器的泄漏情况，检查发电机风机的异常噪音。由于灯泡体在流道中温度较低，发电机运行后温度较高，极易形成结露，发电机易受潮。停机时应开启加热器或除湿机防止绝缘设备受潮，长时间停机开机前应检查定转子绝缘。

（5）随主机不间断连续运行的辅助设备较多，可靠性要求较高

灯泡贯流式机组为卧轴布置，组合轴承及水导轴承均采用油喷淋冷却，这就必须保证油泵的可靠运行，并根据油流量调整膜片形成动态平衡。运行中需注意高位油箱是油量并留有事故余量。在回油及补油过程中注意整个轴承油系统的清洁，以免带入杂质划伤轴瓦或镜板。

空冷器风机是发电机散热的重要辅助设备，正常运行时留有一台备用，特别是在气温较高备用投入时应加强日常的巡视维护。必要时可转换供水方式至一次冷却水进行冷却。

灯泡体浸在流道中，主轴密封是防止河水进入灯泡体的重要部件。其加压水泵在正常运行中水质、水压必须得到可靠保证。

高压顶轴油泵虽然是间断运行的，但其必须保证在开停机的过程中可靠运行，否则就会造成烧瓦事故。

（6）防飞逸事故措施应用经验较少

灯泡贯流式机组飞轮力矩小，机组转速在甩负荷后上升至最大值时间很短。由于其流道孔口尺寸大通常不设置事故门而是采用重锤泄压阀组关闭和导叶自关闭相结合的方式，并在进水口设置检修闸门，尾水管出口设置事故闸门，作为后备保护措施。但现运行的贯流式机组电站中大部分均未做过重锤动水关闭试验，个别电站在重锤动作试验中出现导叶关闭缓慢等现象。

3、维护方面

（1）定期巡回检查

巡回检查是水电厂发现缺陷，提前发现事故隐患保证机组安全稳定运行的重要手段，灯泡贯流式机组也不例外。运行中的机组重点检查定子、转子、推力轴承、导轴承、润滑油、冷却器、集电环及碳刷、制动器及管路、主轴密封及水压，封水盖板及机组的各辅助设备。灯泡头内重点检查冷却风机的运行情况，检查受油器及管道、接头的漏油情况，空气湿度以及除潮器的工作情况，当灯泡头内湿度达到44%—55%时，除潮器应能自动投入。

备用中的发电机与运行中的发电机一样，机组及全部的附属设备必须经常处于完好的状态，进行定期巡回检查，保证机组随时能够启动。

（2）定期轮换与试验

定期轮换与试验水电厂保证设备可靠运行，备用设备性能正常、随时启动的重要手段。灯泡贯流式机组重点做好高压顶起油泵、主轴密封水泵的主变及电源定期轮换，主轴密封供水等“三滤”的定期更换，冷却风机、除湿机的定期轮换。当发电机长期处于备用状态时，应开启加热器或除湿机防止定子、转子受潮。

（3）定期检测及数据分析

定期检测及数据分析是水电厂保证设备可靠运行，发现隐患和缺陷的重要手段，是检修安排的重要依据。灯泡贯流式机组应重点定期对充油设备进行油化试验，定期检测定转子绝缘，定期检查滑环的颜色和磨损情况，定期对润滑油进行抽样检查。定期对发电机的各种运行数据进行工况分析，做好轴承温度、定子线棒温度、铁心温度、冷风、热风、冷却水压力及流量、重要辅机启停时间等分析，便于及早发现各种异常现象。

4、结束语

电站运行维护是一个全面和复杂的课题，本文主要是对灯泡贯流式机组特有的常见运行维护问题进行了分析和研究，与常规机组相同部分则不在此獒述。

参考文献:

[1]王国选.灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修[M].中国水利水电出版社，2006

[2]欧宇.灯泡贯流式机组常见故障及防治措施分析[J].电力设备，2017（7）

[3]李尔成.灯泡贯流式水轮发电机组运行技术管理疑难问题原因分析[J].城市建设理论研究，2015（09）

[4]王辉斌、莫剑、田海平等.灯泡贯流式水轮发电机组优化运行试验研究[J].水力发电学报，2010（06）