刘野
国网东北分部绿源水力发电公司检修公司，辽宁省丹东市，118000
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，分析水电站水轮发电机组的运行模式、常见故障、常规维护，阐述加强对水电站水轮发电机组运行与维护的重要性，从而确保水轮发电机组设备的可靠性、安全性和高效性，降低运行成本。
关键词：水电站，水轮发电机组，运行与维护
引言
水轮发电机的设计工作需要充分结合电力发电需求、使用目标、技术应用等，对部件架构、尺寸、轴承、电荷等参数进行确定，在保证方案可行性的基础上，对发电机施工进行科学指导。对设计方案进行整体优化，需要从电磁设计出发，加强各项计算参数的计算，做好技术设计优化，从而有效提升水轮发电机的设计质量。
1水轮发电系统的整体设计特点
1.1水轮发电机的运行原理
水轮发电系统的主要运行原理是依靠水轮机提供驱动力生产电力，因此，水轮机的尺寸、类型等决定发电机组整体结构形式及安装方式。电力生产单位存在环境条件、生产需求、技术标准等方面的差异性，发电机组的容量、转速等也存在差异，容量较小的系统可以独立供电，也能够通过并联形成供电网进行供电，而中型与大型发电机组通常处于大型电网系统中。由于水轮发电机组要求快启动和迅速地开停机，调速要求灵活，所以在电力系统中，水轮发电机在承担基本任务的同时，还要具备调峰等方面控制功能。
1.2水轮发电系统的设计特点
相较于其他形式的发电系统，水轮发电机组的特点表现为:一是飞轮转矩GD2的设计要求较高，转子直径较大，外形尺寸需要进行控制。二是需要铺设一定的高压线路，对动态与静态稳定技术有着专业化的要求，才能保证供电安全与电力输送的效率。三是水轮发电系统应具备飞逸转速控制功能，在设计的过程中，保证转动的强度能够保证飞逸转速状态下的正常运行。
2水电站水轮发电机组运行中常见故障
2.1机组甩油故障
根据大量生产实践证实水电站水轮发点机组一旦发生甩油故障，将出现以下问题，①甩油会引起发电机定子温度升高；②发电机定子线圈保养难度增大；③发电机定子绝缘水平降低；四是发电机定子线圈接地、短路等。其中水电站水轮发电机机组甩油故障常见原因包括水轮机油箱加油过多；水轮机摆度过大，超过允许值；水轮机油箱顶盖螺钉松动，密封部分损坏。
2.2运行温度过高
水轮发电机组在连续运行的过程中温度会不断升高，一旦温度达到一定程度将直接影响水轮发电机组的正常运行，对其造成严重的损害。故障严重时，可出现程度较大的电耗损和磁耗损，在水轮发电机组运行温度过高的情况下，会导致冷却装置受影响，影响冷却装置的正常性能。
2.3机组并网运行中故障
水轮发电机组在并网运行的过程中容易出现故障问题。比如发电机出口电压与系统电压误差较大，超过5%时会出现相应的故障。因此需要控制好两者之间的误差，并确保系统电压相位和发电机相位频率的一致性，以免影响水轮发电机组并网正常运行。
3水电站水轮发电机组的常规维护
3.1运行维护管理可确保水轮发电机组设备的可靠性，提高工作效率
水轮发电机组设备的可靠性直接关系水电站的正常运行，影响水电站的运行稳定。
运行维护的主要目的就是找到故障问题及时处理，确保水轮发电机组的性能，使水电站可以正常运行。设备的维护工作在一定程度上可以及时发现该设备潜在故障问题，将故障发生风险降低到最小，因此属于事前控制的重要手段。此外，在科学技术高速发展的背景下，维护人员可以借助先进的科学技术构建三维立体模型，对其进行实时监测并进行数据分析，可以对水轮发电机组产生的故障问题准确预测。由此可见，运行维护管理可以确保水轮发电机组设备的可靠性，提高水电站生产效率。
3.2设计流程的优化
水轮发电系统设计可分电磁设计、技术设计、施工设计三部分。其中技术设计是指对水轮发电机组的结构方案进行改进，提升系统运行的效率性、稳定性等参数，通过方案优化与改进，解决技术问题。为此，技术设计工程师要对新问题进行分类及特征分析，了解需要解决问题实质后，通过电磁设定确定一些基本参数，依托于大数据、云计算、物联网等现代技术，提升设计数据的处理效率。同时，还可以利用数据模拟、三维建模等功能，对设计方案中不符合实际情况、施工标准、技术要求的部分进行调整，对发电机组的运行转速、电荷、承载力等进行核算，提升方案的实效性与科学性。
3.3注意设计环节的有效衔接
在发电机组的具体设计阶段，包括尺寸设定、电负荷A设定、定子与转子、轴承与机架设计等内容，不同设计环节的关键点存在差别。在尺寸设定时，应以可靠性为第一标准。以结构设计为例，水轮发电机主要有悬式、半伞式、伞式的安装模式，要针对不同水轮发电机特点进行选取。而对于转速要求较高且容量小的系统，要选择悬式构造，以保证机组平稳、高效运行，为后期维护、检测等工作提供便利。与此同时，在定子的设计过程中，先确定机座尺寸，确保机座的强度与刚度，在压力测试的过程中，对定子机座的负荷、抗压性能进行检验，发现问题应及时进行改进，对设计方案进行合理优化。
3.4轴承与机架设计优化
轴承设计。发电机轴承设计过程主要包括推力轴承、导轴承两种方案，推力轴承设计的优化方向分为技术类与大型系统两类。其中，在大型发电系统中，需要对轴承的质量、性能与相应的成本价值等进行分析，确定具体的应用类型。在技术改进方面，对轴承的负载参数、摩擦力、循环情况等进行具体的计算，依托于计算机平台的大数据处理、数据建模等相关技术，在保证数据核算与校对准确性的基础上，筛选优化方案。在导轴承设计改进的过程中，导轴承运行功能表现为将载荷机组转动部分径向的不平衡力与电磁不平衡力，将机组的轴承摆动控制在稳定可控范围内。在设计阶段，应结合发电机的转速、容量等条件，对轴承应装设的位置、数量等进行计算，保证方案的有效执行。机架设计。机架在水轮发电系统中的主要功能是支撑，通过对轴承、大型构建进行支撑，保证系统的运行稳定。根据设备运行需求与生产标准等条件进行部件设计，应在掌握不同机架荷载力区别的基础上，合理确定结构类型，具体可以分为荷载与非荷载两种。依照机架结构不同，可分井字形、桥型等。在设计优化改进过程中，要根据水轮发电机组构成、要求、安装形式等方面的标准，对机架进行具体的调整。
结语
总之，日常工作强度较大且经常处在潮湿工作环境中的水利工程机电设备，很容易遭受磨损、腐蚀等问题，应引起工作人员的重视。为防止设备发生故障保证机组的正常运行，必须根据存在的问题提出切实可行的解决方案，另外工作人员还要做好日常检查工作，对影响机电设备运行的不良因素及时消除。
参考文献
［1］姚怀礼．水利工程水轮发电机组运行异常原因和处理对策［J］．电力装备．2019(4):95－97．
［2］徐叶松．水轮发电机组转子配重的实际应用［J］．建筑工程技术与设计．2017．(32):2344－2344．
［3］孙旭东．探讨水轮机发电机振动问题分析和处理［J］．百科论坛电子杂志．2018．(7):517．
［4］黄磊．立式水轮发电机组检修中轴线找正的探讨［J］．建筑工程技术与设计．2018．(9):2627．
[5]补祥高.水电站水轮发电机组的常见故障与维护研究[J].南方农机,2019,50(08):30+75.