新投水電站水輪發電機組及水力機械缺陷分析

周 琪

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051）

0 引言

某水電站首臺機組于2021年6月并網發電，最后一臺機組于2021年10月并網發電，機組并網發電后，設備總體運行穩定。截至2021年年底，電站共登記518條缺陷。對缺陷有效性進行確認（去除廢止缺陷等）后，最終確認有效缺陷431條。在此基礎上，本文對與水輪發電機組及水力機械相關的共計142條有效缺陷進行分系統（設備設施）、多維度（設計、制造、安裝調試、運行管理）分析，找出其中的共性問題，并列舉部分典型案例，提出建議防范措施，對后續電力生產工作具有重要指導意義。

1 缺陷分析

與水輪發電機組及水力機械相關的有效缺陷共142條。其中設計方面缺陷共16條、制造方面缺陷共32條、安裝調試方面缺陷共89條、運行管理方面缺陷共5條。

對缺陷進行分系統（設備設施）、多維度（設計、制造、安裝調試、運行管理）分析如下：

1.1 水輪發電機組

包括發電機及其附屬設備、勵磁系統及其附屬設備、水輪機及其附屬設備、調速器及其附屬設備。

水輪發電機組共登記缺陷59條。其中設計方面缺陷共3條、制造方面缺陷共11條、安裝調試方面缺陷共44條、運行管理方面缺陷共1條。包括：

圖1

1.1.1 發電機及其附屬設備

共登記缺陷17條，其中：

（1）制造原因引起的2條，案例：1號發電機出口PT柜微機消諧裝置損壞。1號發電機出口電壓互感器14YH A相保險熔斷。

（2）安裝原因引起的14條，案例：1號發電機上端軸與轉子的接觸面不佳，導致運行過程中擺度發生變化。管箍未擰緊導致1號發電機滑環室內-X、+Y方向碳粉收集裝置軟管脫落。1號發電機主軸與下導油槽蓋板接觸式密封發生接觸摩擦。2號機中性點接地變控制屏進線電纜保護絕緣套脫落。電氣一次回路異常導致1號機有功偏差異常。1號機中性點接地變電磁鎖本體損壞，機械鎖連桿變形導致柜門關閉不嚴。2號發電機出口電壓互感器電壓異常。1號發電機接地變鐵芯柱與磁軛插縫片與基礎槽鋼接觸導致發電機接地變鐵芯多點接地。2號發電機碳粉收集裝置接觸器A相接觸不良，導致電機缺相。4號機2號高壓油頂起油泵電源開關合閘指示燈接線松動。2號發電機16號磁極下端處磁軛鍵擋塊有一處裂紋。1號發電機磁軛加強鍵兩邊的焊縫有15處裂紋。法蘭螺栓未緊固到位導致1號機高壓油泵進油總閥法蘭滲油。2號機集電環罩2號測點溫度與上導油槽2號測點溫度RTD接線接反。

（3）運行管理原因1條，案例：運行人員對高壓油系統工作原值理解不全面。

1.1.2 勵磁系統及其附屬設備

共登記缺陷6條，其中：

（1）制造原因引起的5條，案例：功率柜通訊線走線方式存在干擾，導致3號機1號、4號機1號功率柜上勵磁系統智能均流裝置告警燈點亮。1、2號機出口側電壓監視繼電器可靠性差導致誤報警。4號機1號功率柜+C相可控硅損壞。

（2）安裝原因引起的1條，案例：1號機勵磁變低壓側C相電纜外殼保護絕緣套脫落。

1.1.3 水輪機及其附屬設備

共登記缺陷16條，其中：

（1）設計原因引起的3條，主要案例：某臺機1臺頂蓋泵啟動后，水流通過頂蓋自流排水總管時產生虹吸效應，將其它頂蓋排水支管的逆止閥打開抽水，最終導致1～4號組頂蓋排水泵流量開關異常報警。

（2）安裝原因引起的10條，案例：濾水器控制腔上端蓋把合螺栓松動導致3號機主軸密封備用供水濾水器上端滲水。水導油槽蓋板搭接式密封在主軸運轉中發生摩擦，主軸及密封蓋板受熱膨脹；同時瓦間隙偏大，兩種因素累積導致1號機運行期間水導擺度異常升高。1號機液壓鎖定接力器下方放空閥門閥芯處密封不嚴導致操作手柄處滲油。1號水輪機15～16號、16～17號導葉立面間隙不合格。把合螺栓松動導致1、4號機主軸密封主用供水濾水器上端蓋滲水。水力控制器排污閥被異物卡住導致1號機主軸密封濾水器滴水。把合螺栓松動導致2號機主軸密封備用供水管路2號濾水器上端一個螺母處間歇性向外冒水。把合螺栓松動導致1號機主軸密封主用供水管路1號濾水器上端一個螺母處間歇性向外冒水。把合螺栓松動導致4號機主軸密封備用供水濾水器上端滲水。

（3）制造原因3條，主要案例：4號機主軸密封主用密濾器出水閥閥門本體出現缺陷。

1.1.4 調速器及其附屬設備

共登記缺陷20條，其中：

（1）安裝原因引起的19條，案例：3號機調速器油壓裝置輔助油泵進口Y型過濾器有異物堵塞，導致油泵本體故障。2號發電機輔控測速探頭與齒盤距離偏大導致報警。1、4號機調速器油壓裝置壓力開關、變送器接頭螺栓緊固未到位，且接頭螺紋處未采取有效密封措施導致接頭滲油。接頭緊固未到位導致1號機機械過速供油管路接頭有輕微滲油。1號機過速裝置液控閥至事故配壓閥控制油管路接頭未安裝密封圈導致輕微滲漏。2號機調速器主配位置開關安裝位置不合適導致關方向動作信號異常。1～4號機調速器油壓裝置3號油泵前端下方螺堵無密封墊，且油泵進口管路接頭密封損壞導致滲油。1號機調速器油壓裝置1號油泵出口溢流閥整定值漂移導致油泵運行超時。齒盤探頭間距過大導致4號機調速器觸摸屏異常。鎖錠行程開關機械擋片松動，且擋片行程與行程開關不匹配，導致遠方操作4號機接力器液壓鎖錠時，出現異常。2號機調速器測壓儀表箱內壓油罐壓力變送器表前閥接頭密封失效導致滲油。1號機事故低油壓至水機保護壓力開關表前閥接頭密封失效導致滲油。油泵出口溢流閥整定值漂移導致1號機調速器油壓裝置2號油泵運行超時。油泵出口溢流閥整定值漂移導致2號機調速器油壓裝置輔助油泵運行超時。接頭O型圈無壓縮量導致2號機事故配控制油、機械過速供油、液壓鎖定供油、事故配控制油回油管路接頭有輕微滲油。

（2）制造原因引起的1條，案例：上級開關跳閘導致1號機調速器油壓裝置3號油泵失電。

水輪發電機組及其附屬設備主要是安裝原因導致的滲水、滲油以及異物導致的油、水系統告警等缺陷，其次是制造原因導致的功能受阻等缺陷。建議防范措施為在建設期加強施工現場管理力度；設備投運后擇機進行消缺；在設備檢修期間清洗管路。

1.2 水力機械

包括廠內起重設備，技術供水系統，檢修、 滲漏排水系統，壓縮空氣系統，油系統，水力監視測量系統。

水力機械方面缺陷共登記缺陷83條。其中設計方面缺陷共13條、制造方面缺陷共21條、安裝調試方面缺陷共45條、運行管理方面缺陷共4條。包括：

1.2.1 技術供水系統

共登記缺陷48條，其中：

（1）設計原因引起的7條，主要案例：電動閥在動作時振動大，導致技術供水濾水器排污閥上板件頻報電動閥動作信號（1號機2號濾水器先后出現2次、2～4號機1號、2號濾水器各1次）。

圖2

（2）制造原因引起的16條，案例：2號機技術供水安全閥排水閥前安全泄壓閥控制管路關閉速度控制閥破裂導致刺水。濾水器壓力開關故障導致2號機1號技術供水濾水器前后壓差高告警。1號機2號、2號機1號技術供水濾水器上排污閥電動閥主電路板件故障。4號機2號技術供水濾水器上排污閥電動閥運行程序卡頓導致開度監測異常。RTD主通道跳變導致2號機空冷器支管進水6號溫度信號刷屏。2號機水導軸承冷卻水進水壓力變送器故障。1號機1號濾水器差壓開關故障報警。壓力開關內部銹蝕，接點動作后未正常復歸導致1號機2號濾水器差壓持續高報警。1號機空冷器5號流量開關故障導致報警。運行時振動較大導致電動閥本體彈簧端子接線松動，引發3號機2號技術供水濾水器上排污閥監控報故障信號。下導冷卻器節流閥后壓力表檢定不合格。電動閥本體電源模塊損壞導致減壓閥進水閥執行機構掉相。

（3）安裝原因引起的23條，案例：1號主變B相2號冷卻器濾網有大量樹渣、石子等雜物堵塞。1號機空冷器9、11號支管冷卻水出口流量開關未校準導致流量低報警。3號機/公用供水總管聯絡閥上端法蘭靠墻側焊縫存在砂眼導致刺水。壓力變送器接頭處生料帶纏繞不足導致4號機推力外循環系統外循環交換器2、3水出口監測壓力變送器接頭處漏水。螺栓未緊固到位，上端蓋密封未壓緊導致3號機水導冷卻器出水閥滲水。冷卻器濾網堵塞導致1、2號主變冷卻器水流量低。2號機推力外循環熱交換器總進水、出水溫度、空冷器總出水溫度RTD接線錯位導致溫度異常告警。靈敏度偏移導致1號機空冷器8、11號冷卻支管冷卻水出口流量異常報警。濾水器內部蓮花盤與下排污轉盤之間存在異物卡阻導致1號機2號技術供水濾水器減速機不能正常轉動。1號機空冷器5號、9號支管冷卻水出口流量開關異常告警。力矩設置過小導致3號機2號減壓閥出水閥分合不成功。開閥力矩設置過小導致4號機技術供水電動蝶閥開閥異常。運行時振動較大導致電動閥本體接線松動，2號機2號技術供水濾水器上排污閥報警。部分管路焊縫存在裂紋導致尾水廊道層1號機蝸殼取水管（豎直段）焊接連接段有輕微滲水。長時間運行應力導致焊縫開裂造成公用供水總管靠1號機側彎頭約有10cm長的焊縫刺水。節流閥閥桿密封壓蓋把合螺栓松動導致4號機空冷器節流閥漏水。1～4號機技術供水部分電動閥關閥扭矩設值不夠。大量鐵釘、焊渣、石子等雜物堵塞導致1號主變C相冷卻器控制柜1號冷卻器報警。密封墊破損導致1號主變C相2號冷卻器滲水。1號主變B相3號冷卻器濾網有大量樹渣、石子等雜物堵塞導致流量低。

（4）運行原因引起的2條，主要案例：檢修人員在監控系統上位機將機組冷卻水流量信號做報警矩陣處理后未及時告知運行人員。

1.2.2 檢修、滲漏排水系統

共登記缺陷10條，其中：

（1）安裝原因引起的8條，主要案例：泵控閥上腔進水控制管路被雜質堵塞導致廠房2號無油滲漏排水泵閥控超時。泵控閥機械結構針閥開度調整不合適導致廠房無油滲漏排水系統2、3號排水泵停泵超時。

（2）制造原因引起的2條，主要案例：軟啟故障導致報4號排水泵軟啟故障及機檢修排水綜合故障。

1.2.3 壓縮空氣系統

共登記缺陷7條，其中：

（1）制造原因引起的2條，主要案例：因電磁閥閥芯卡澀2號檢修空壓機出口過濾器排污電磁閥無法動作排污。

（2）安裝原因引起的4條，主要案例：閥芯內部存在一片大小約10 mm×1.5 mm鐵屑導致1號中壓空壓機出口過濾器排污閥電磁閥關閉不嚴。螺紋密封失效導致2號檢修空壓機出口軟管與法蘭螺紋連接密封處微漏。法蘭之間密封墊破損導致2號機調速器壓油罐補氣支管第2個連接法蘭漏氣。

（3）運行原因引起的1條，案例：施工方在使用壓縮空氣后未將表前閥排氣閥關閉到位，導致中壓空壓機控制系統頻繁啟動并報警。

1.2.4 油系統

共登記缺陷18條，其中：

（1）設計原因引起的6條，主要案例：油位高和過高原始定值不符合現場實際，導致2號機接力器位移顯示異常、分閘瞬間監控報外部故障、推力油槽油位高報警。

（2）制造原因引起的1條，案例：4號機發電機溫度儀表屏顯示屏故障。

（3）安裝原因引起的11條，主要案例：法蘭密封墊損壞導致2號機推力外循環系統兩臺濾油器中間的管路懸掛油滴。2號機推力外循環1號油泵出口壓力開關送機組LCU壓力接點與送推力外循環控制柜壓力接點公共端接反導致2號機推力外循環1號油泵出口壓力顯示異常。管螺紋接頭密封失效導致1號機4號推力冷卻器取油樣閥前管路接頭滲油。法蘭螺栓未緊固到位導致1號機高壓油泵進油總閥法蘭滲油。

水力機械主要是安裝原因（異物）造成的漏水、滲油、漏氣；其次是制造原因導致的漏水、滲油、漏氣及功能異常；以及設計原因（主要油、水、氣定值設置）導致的缺陷。防范措施建議為在建設期增強與設計的溝通，高度重視油、水、氣定值設置；在過渡期做好運行區域與安裝區域隔離；設備投運后擇機開展消缺工作；在設備檢修期間清洗管路，并核對二次接線。

2 結語

本文在對登記缺陷有效性進行確認（去除廢止缺陷等）基礎上，對與水輪發電機組及水力機械相關的共計142條有效缺陷進行分系統（設備設施）、多維度（設計、制造、安裝調試、運行管理）分析，找出共性問題，同時列舉部分典型案例，提出來相應措施，對后續電力生產工作具有重要指導意義。