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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.