浅谈中小型水电站水轮发电机组的检修特点
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作者: 杨忠文
摘 要：为了确保中小型水电站水轮发电机组高效稳定安全运行，以保证给用户和电力系统不间断地供应电能，必须进行定期检修，及时消除隐患，防止故障停机。本文从分析水轮发电机组的检修分类和检修周期入手，简单介绍了检修的过程和特点，并以此为延伸，对新兴的模糊专家系统在水轮发电机组中的应用进行探讨，以适应信息化时代发展的步伐，以更高的效率开展中小型水电站水轮发电机的检修工作。
关键词：中小型水电站；水轮发电机组；检修周期；模糊专家系统；计算机仿真系统
中图分类号：TK21 文献标识码：A
1 水轮发电机组的检修分类
1.1 临时性的检修
临时性的检修内容主要有：改进自动控制系统、完善设备运行的可靠性、消除转动部件的异常、改善某些机构的运行状态，防止设备工作异常引起发电机组的停机事故。临时性检修并不是无章可循随性而为的，中小型水电站应时刻记录发电机组在运行中遇到的异常状态和发现的问题，并据此制定出临时性检修的规程和计划表，之后严格按照计划执行。
1.2 计划性的检修
计划性检修必须要得到电网调度的许可证才能进行。计划性检修因检修程度的不同，又分为小修、大修、扩大修三种。
计划性小修的周期通常为一年，工期在十天左右。计划性小修的内容主要包括：零部件检查、更换配件、预防性测试、定期调整测试等。
计划性大修周期较长，通常情况下为两到三年，视具体情况而定，工期大约在一个半月左右。计划性大修主要解决经计划性小修和临时性检修无法解决的设备故障和缺陷问题。计划性大修时，需要对某些机构和复杂部件进行拆除，拆除多少视损坏程度而定。一般来说发机组的损坏有经常性损坏和事故损坏两种。经常性损坏是指由于部件运动时的相互摩擦、泥沙磨损、水流汽蚀、各种振动导致的损坏，经常性损坏一般是可预测的，并且是持续的、渐变的。事故损坏发生的几率非常小，它不决定检修的周期。
计划性扩大修周期最长，通常为三到五年，工期大概为三个月。计划性扩大修要将发电机组全部拆卸分解，修复或更换运行中所有被磨蚀和损坏的零部件，改善机组经济、技术指标，提升机组性能，协调机组各个机构之间的联系。根据调查结果显示，在高水头的水电站，水流冲击较大且含有泥沙，一般一到二年便进行一次计划性扩大修，因为此时转轮机构和导水受到严重的泥沙磨蚀，不及时修复将引起事故停机。相反，在低水头的水电站，计划性扩大修的周期可延至七到八年一次。
2 水轮发电机组的检修流程
2.1 检修前期的准备阶段
检修前期的准备阶段，一般流程为查阅以往检修记录、确定检修项目、制定检修技术措施、准备检修工具和所需材料、安排检修工期等。
2.2 检修中期的处理阶段
检修处理的执行阶段一般严格按照前期制定的工期、标准和检修项目进行，如需变更必须征得负责人的同意，并补充好相关的施工方案。检修的结果和试验数据要作详细记录，并同以往的检修记录作比较。从比较中看出设备的检修质量和损坏程度，确定零部件的使用寿命等。
2.3 检修后期的试验阶段
检修完毕之后，必须对检修质量和效果进行评估，以保证机组修后能安全、有效、稳定、经济地运行。后期的试验阶段包括确保机组的正常运行，其次查看电气试验是否严格按照标准进行。
3 水轮发电机组的检修注意事项与新工艺
3.1 注意事项
若没有特别的需要，尽量避免对机构和某些部件的拆卸，即尽量减少计划性扩大修的周期，因为各个机构和运行部件都是互相联系的，任意地拆卸将减少部件的使用寿命，损坏机构的运行状况。延长检修的周期同时，要兼顾到零部件的磨损情况和某些机构性能下降的状况，以及设备的运行风险等。二者兼顾，才能保障发电机组的长期稳定运行。避免全部拆解发电机组，特别是油压装置、推力轴承、转浆式水轮机、自动化原件应尽量避免拆卸。
3.2 检修新工艺
调整机组中心。对于由弹性支柱的推力轴承，只需将弹性箱视为大弹簧，就可以充分地利用推力轴承有限的径向摇摆和有限的轴向伸长和压缩。在此项作业进行中，首先确定好移轴的方向，在水平的方向尽量做好约束，然后用顶丝或者是千斤顶、导轴瓦等将轴向移动的方向顶移过去1mm，再把转子顶起1到2mm，用来消除弹性箱的一个摇摆弹力，放下；重复几次便可。弹性箱受力调整。将主轴的中心移好，镜板的水平控制在一个允许的范围之内，约束发导、水导，顶起转子到镜板稍微离开推力瓦面，调整好测表基准，落下转子，计算数据，调整好抗重螺栓，再次顶起转子，然后复核数据。电动盘车措施。镜板水平、高程、主轴中心都调整好后，置弹性箱于刚性状态，发导瓦之间的间隙调为0，然后按照正常方式盘车。
4 模糊专家系统在水轮发电机组检修中的应用
4.1 模糊专家系统的构成
故障诊断模糊专家系统是人工智能方面的重要研究，充分地应用专家的经验知识，容易扩充和修改，已经广泛地应用在电力系统部门。模糊专家系统一般由数据库、知识库和推理机、征兆提取和征兆转换、黑板等五部分组成。
数据库主要是储存一些必要的和运行中产生的数据信息，为模糊专家系统提供数据支持。
知识库由规则库和事实库两部分组成。规则库存放机组运行规格，检修规程，检修工程师和运行工程师的经验。事实库中存放发电机组的基本参数和设备改造记录。
推理机即根据当前机组的运行信息和以往的状况，激活在知识库中的规格，刷新动态的数据库，储存推理轨迹，最终对诊断的结果予以解释。
征兆信息提取是指对实时能够检测到的信息进行分析和选择，从而提取出对故障反应最为敏感的信息。征兆转换是为ES推理作基础的，将征兆信息通过隶属函数转化成相应地隶属度表示。
黑板是储存中间结果的，并且具备动态的刷新功能能够指导推理机的工作。
4.2 温度异常故障事例
水轮发电机组在运行的过程中由于设备运转和损耗，必然会产生发热的现象。一般导致温度升高的因素有机械损耗、磁损耗、电损耗、冷却系统的不正常工作等。故障模糊专家系统采用面向对象的编程技术，规则采用类的概念进行处理。一般表示为：
RULE1：if(冷却介质进出口温差较小)and(发电机定子绕组温度较高)and(定子铁芯的温度较高)then(冷却效果不良)explan(冷热风路有短路or冷热风道隔热不好)
RULE2：if(冷却介质进出口温差较大)and(发电机各部温度较高)then(造成冷却风量不足)explan(通风管道堵塞，风阻增加)
RULE3：if(冷却器进出水的温差较小)and(发电机各部的温度较高)and(冷却介质入口温度与冷却器进水温差较大)then（冷却效率较低）explan(冷却器有积污)
RULE4：if(冷却器进出水温差较大)and(发电机的温度较高)and(冷却介质入口温度和冷却器进水温差较大)then(冷却水量不够)explan(冷却器的通水管道有堵塞)
结论
中小型水电站在电力系统中是一个非常重要的组成部分，定期的检查和修理是至关重要的。检修人员和运行人员应当通力合作，权属明确，充分了解发电机组的运行状态和发电机的性能特点，以便提早发现机组的故障并予以解决，既要缩小检修的规模和工期，又要确保机组稳定高效运行。在检修过程中充分利用现代化技术，能大大缩小检修的工期，提高检修的效率，检修人员应当充分予以重视和运用。
参考文献
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[2]李风芝, 高建瓴. 信息融合理论在水轮发电机组故障诊断中的应用[J]. 科技情报开发与经济 , 2006，(19).
[3]陈希平，曹洁，高军伟. 模糊专家系统在水轮发电机组故障诊断中的应用[J]. 西北民族学院学报(自然科学版) , 1999,(02).
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