水利工程机电一体化设备安装与调试探析

水利工程机电一体化设备安装与调试探析

吉宏军

江苏汇水创信息科技有限公司 江苏 南京 210000

摘要：机电一体化设备是现代水利工程中的重要组成部分，其运行质量关系着水利工程的建设质量、运行安全、整体效益。为规范安装与调试机电一体化设备，保障水利工程功能可靠实现，本文归纳水利工程机电一体化设备特点，并对设备安装与调试的步骤、方法以及注意事项进行了系统分析，从而保证设备运行稳定、安全，推动水利工程事业长足、健康发展。

关键词：水利工程；机电一体化设备；安装；调试

引言：机电一体化设备是机械工程与自动化技术相结合的产物，在水利工程中应用，大幅提高了水利工程的自动化运行水平。但与普通水利工程机械设备相比，机电一体化设备的安装与调试工作更加复杂，容易因安装与调试不当而出现运行异常，影响设备以及水利工程的使用寿命。鉴于此，探究水利工程机电一体化设备安装与调试具有重要理论与实践价值。

1 水利工程机电一体化设备特点

水利工程机电一体化设备集成了机械技术、传感器技术、信号变化技术、微电子技术等，自动化水平高，运行状态更加稳定。从其结构与功能上来讲，其特点主要有以下方面：智能化，在核心设备中安装微处理器，可以实现设备的低级智能，精准把控设备状态、高效处理运行信息，做出科学控制；模块化，形成多个控制单元，快速完成典型操作、提高控制效果，如建立集智能调速、电机等于一体的动力控制单元，具有视觉图像处理、识别、测距等诸多功能，在做好本单元控制基础上，与其他单元之间联动控制，故障时自动启动应急预案，降低对其他单元的影响；网络化，利用互联网终端可以对设备进行远程控制与监视。

2 水利工程机电一体化设备安装与调试

2.1 水利工程机电一体化设备安装

2.1.1 安装步骤

水利工程机电一体化设备安装中先完成中央处理机安装，其是自动化系统中的核心组成部分，可以对整个自动化系统与气动调节设备进行控制；安装后需要与网络监控器、电子设备等进行连接，所有附属设备均需要做接地处理，以便中央处理机能够顺利接收到水位信号、水流量等设备与工程运行信息，但不同设备以及不同工作系统的功能、运行频率存在明显差异，布线环节尽量保证每部分独立，单独与地线连接，实现“因地制宜”。

2.1.2 安装方法

（1）安装冷却机组时，先分析安装位置是否合理，禁止安装在腐蚀性强、灰尘污物多、湿度大、烟雾量大的位置，保证安装位置通风量充足，能够保证所处环境温度始终在40℃以下。依照设计图纸要求先检查基础是否牢固、平整，并先确定中心线，将设备采用底脚螺栓固定在要求位置上，调整垂直度与水平度符合要求后，利用垫铁压紧。

（2）安装泵类设备时，按照图纸规定将设备固定在要求位置上，保障设备的中心线与基准线重合，再灌注加固混凝土。泵类设备安装结束后需要进行配管，严禁强制利用法兰连接，并且在未投入使用前需要封堵管道，避免杂物进入泵体内。泵体安装结束后进行单机试验，确定无问题后安装联轴器，并重新打开进水阀门，使水泵与管路内均充满水，待空气全部排出后启动电机，查看叶轮运转方向是否正确、有无杂音与泄漏情况，最后检测水泵温度，均正常表示可以继续安装。

（3）安装锅炉时，应保证锅炉整齐排列，先通过图纸确定锅炉机组的位置，放出中心线，利用龙门架、滚杠、导联等运输、起吊锅炉（见图1），就位后进行锅炉找正、找平，其坐标位置偏差应控制在10mm内、标高偏差应控制在±5mm内、中心线偏差应控制在±3mm内、横向与纵向水平度偏差应控制在5mm内。复核各项偏差无误后利用螺栓进行锅炉固定，最后通过垫铁压紧[1]。

图1 锅炉运输、起吊示意图

（4）安装水轮发电机组时，安装前先在现场准备好通风除尘设施、移动与固定式照明工具、应急灯等，并提前封闭进人孔、吊物孔、排水孔等。先完成尾水管、肘管、座环、基坑里衬安装，再进行水轮机室、蜗壳内室等密闭场所内的打磨与焊接作业，最后完成水轮机、尾水管、蜗壳过流面的环氧砂浆作业。所有作业结束后需要对零部件进行防腐处理。

2.2 水利工程机电一体化设备调试

设备调试是了解设备运行状态以及各项功能是否正常的重要途径，设备在出厂前无法完成总装以及负载试验，总装后的运输极为不便，因此，通常在运输至安装施工现场前，设备的零部件处于分解状态，安装后形成完整整体，需要通过调试判断安装中有无失误或隐患。通常情况下需要先对设备的状态进行确认，无问题后进行空负荷与负荷试验，直观了解设备运行稳定程度以及各项性能是否达到要求。试验结束后对遗留问题进行全面处理。本文以水轮发电机组调试为例，对调试步骤与方法进行了分析。

2.2.1 调试及试运行前检查

在正式进行充水试验前，先完成调试以及试运行，及时对水轮机组存在的异常、质量缺陷进行处理，调试与试运行必须按照要求进行，保障全面性与可靠性。以以下几个核心组成部分为例，调试与试运行内容为：

（1）过水部分调试与检查。进水口工作门、检修闸门均应保持关闭状态；压力钢管、尾水管、蜗壳等过水部门的管道密闭性合格、内部清理安静；灌浆孔已封堵完毕，测压头已安装完毕，在规定位置安装测压管阀门、测量表计；拆除用于固定转轮的楔子板；检查水盘形排水阀与蜗壳能否正常启闭，确认后将其关闭，且关闭尾水闸门、清理门槽周围；各部分通讯正常。

（2）水轮机调试与检查。检查主轴密封施工效果、有无渗漏，密封水压应达到规定标准，加压装置安装质量验收合格；冷却系统、水导轴承润油均通过检查，温度等传感器灵敏、冷却水压达标；关闭倒水机构，检查导叶立面与端面间隙、最大开度、压紧行程是否符合要求；在固定位置完成传感器与表计的安装，准确连接管路线路；检查密封是否合格。

（3）调速系统、设备调试与检查。先检查油压装置的压力与油位，整定表计与阀门，验证在正常工作压力下油压装置切换是否正常，有无振动与发热情况；检查漏油装置能否正常调试；调整油泵与压油罐；通过手动方式向调速系统压入压力油，检查有无渗漏问题；检查调速器电器柜、接力器反馈装置安装调试是否正常；简单进行调速系统联动测试，确定调速器、接力器动作是否灵活；调试配压阀、分段关闭装置。

（4）发电机调试与检查。清扫发电机内部，确保定子、转子气隙内无杂物；调试导轴承、推力轴承的温度传感器、油位、冷却水压，使各项整定值与设计标准相符；检查发电机风罩的运行状态，处理阀门、接头、管路、电磁阀的异常；检验发电机内灭火管路、水喷雾没货喷嘴、火灾探测器等工作状态是否正常；调试并检验发电机转子集电环、碳刷部分；测试发电机手动与自动制动是否灵活、可靠，在充水试验前将风闸调整至制动状态；检查空气冷却器有无漏水问题；在规定位置安装表计与传感器，调试工作状态[2]。

2.2.2 机组充水试验

确定水轮发电机各项条件与状态允许充水试验后，先进行尾水管充水，再进行进水压力钢管充水，待充水结束后开始空载试验。空载试验中需要完成调速器系统空载试验、机组过速试验、机组自动开机与自动停机试验、发电机短路升流试验与升压试验、机组并列及负荷试验、机组甩负荷试验、水轮发电机组对主变压器与配电装置递升加压试验、机组带调速器和励磁装置自动开/停机试验等。每项试验均应按规程进行，确保试验结果客观性。以机组过速试验为例，试验前先对机组空载摆度与振动值进行检测，整定电气机械过速保护装置动作值，随后直接退出电气过速保护出口停机回路；手动开启，待额定转速稳定、轴承温度稳定后，将运行速度提高至100%nN，对振动与摆度情况进行确定，无异常后提速至设计要求的过速保护整定值，上限为160%nN，对电气与机械过速保护装置的动作值进行校验，记录校验结果，随后手动停机，检查发电机磁极引线、转子磁极、转子绕组绝缘是否正常。同时，试验中需要注意以下事项：试验全程记录；推力与导轴瓦温度应由专人监视，对于轴承摆度与振动值的检测不得中断；轴承过速状态的电机空气间隙变化、温度上升情况必须详细、准确记录；试验过程符合合同与技术规程要求[3]。

3 水利工程机电一体化设备安装与调试注意事项

水利工程机电一体化设备安装与调试过程中存在诸多特殊情况，需要操作中特殊注意。其中在设备安装环节，需要考虑对安装位置的特殊要求，其中出风口位置禁止安装风管湿度传感器、在焊缝位置禁止安装水流开关或流量计。且要特殊注意安装操作的安全问题，如在水轮发电机组基坑里衬安装过程中，完成定子组装、定子下线、铁芯叠装等作业时均有一定危险，应检查脚手架、安全工作平台是否牢固后作业，并在临空位置设置防护网，在定子上端与发电机层设置安全防护栏与安全通道。同时，应注意安全距离问题，即设备裸露带电体之间的距离与对地的距离，安全距离达标是保障机电一体化设备安全运行的基本前提，需要执行国家标准，严禁在安全距离上出现误差。而为了保证安装与调试有序进行，各个系统安装与调试之前均应制定合理的操作方案，明确操作顺序，并将每个步骤的操作过程进行分析，考虑到对操作条件的特殊要求，提前做好准确，减少安装与调试中的影响因素。除此之外，安装与调试过程中也要为后期检修创造方便条件，机电一体化设备投入使用后必然需要定期检修，在前期安装中创造方便条件，可以降低检修难度，提高检修质量。

结束语：

总而言之，水利工程机电一体化设备的安装与调试是一项复杂性强、技术水平高的工作，应掌握机电一体化设备与普通机电设备的差异，准确把握其特点，从而在安装与调试中依照科学的步骤、采取合适的方法顺利完成任务，提高安装与调试工作质量，保障水利工程运行期间机电一体化设备状态与功能稳定，提高水利工程运行的安全性、高效性、经济性。

参考文献：

[1]陈玉兵.水利工程机电一体化设备的安装与调试探究[J].湖南水利水电,2021(02):39-40.

[2]谢艳艳.机电一体化设备在农田水利工程中的应用[J].乡村科技,2020,11(31):123-124.

[3]李晨.水利工程机电一体化设备的安装与调试[J].科技风,2020(31):197-198.