新投水电站水轮发电机组及水力机械缺陷分析

周 琪

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）

0 引言

某水电站首台机组于2021年6月并网发电，最后一台机组于2021年10月并网发电，机组并网发电后，设备总体运行稳定。截至2021年年底，电站共登记518条缺陷。对缺陷有效性进行确认（去除废止缺陷等）后，最终确认有效缺陷431条。在此基础上，本文对与水轮发电机组及水力机械相关的共计142条有效缺陷进行分系统（设备设施）、多维度（设计、制造、安装调试、运行管理）分析，找出其中的共性问题，并列举部分典型案例，提出建议防范措施，对后续电力生产工作具有重要指导意义。

1 缺陷分析

与水轮发电机组及水力机械相关的有效缺陷共142条。其中设计方面缺陷共16条、制造方面缺陷共32条、安装调试方面缺陷共89条、运行管理方面缺陷共5条。

对缺陷进行分系统（设备设施）、多维度（设计、制造、安装调试、运行管理）分析如下：

1.1 水轮发电机组

包括发电机及其附属设备、励磁系统及其附属设备、水轮机及其附属设备、调速器及其附属设备。

水轮发电机组共登记缺陷59条。其中设计方面缺陷共3条、制造方面缺陷共11条、安装调试方面缺陷共44条、运行管理方面缺陷共1条。包括：

图1

1.1.1 发电机及其附属设备

共登记缺陷17条，其中：

（1）制造原因引起的2条，案例：1号发电机出口PT柜微机消谐装置损坏。1号发电机出口电压互感器14YH A相保险熔断。

（2）安装原因引起的14条，案例：1号发电机上端轴与转子的接触面不佳，导致运行过程中摆度发生变化。管箍未拧紧导致1号发电机滑环室内-X、+Y方向碳粉收集装置软管脱落。1号发电机主轴与下导油槽盖板接触式密封发生接触摩擦。2号机中性点接地变控制屏进线电缆保护绝缘套脱落。电气一次回路异常导致1号机有功偏差异常。1号机中性点接地变电磁锁本体损坏，机械锁连杆变形导致柜门关闭不严。2号发电机出口电压互感器电压异常。1号发电机接地变铁芯柱与磁轭插缝片与基础槽钢接触导致发电机接地变铁芯多点接地。2号发电机碳粉收集装置接触器A相接触不良，导致电机缺相。4号机2号高压油顶起油泵电源开关合闸指示灯接线松动。2号发电机16号磁极下端处磁轭键挡块有一处裂纹。1号发电机磁轭加强键两边的焊缝有15处裂纹。法兰螺栓未紧固到位导致1号机高压油泵进油总阀法兰渗油。2号机集电环罩2号测点温度与上导油槽2号测点温度RTD接线接反。

（3）运行管理原因1条，案例：运行人员对高压油系统工作原值理解不全面。

1.1.2 励磁系统及其附属设备

共登记缺陷6条，其中：

（1）制造原因引起的5条，案例：功率柜通讯线走线方式存在干扰，导致3号机1号、4号机1号功率柜上励磁系统智能均流装置告警灯点亮。1、2号机出口侧电压监视继电器可靠性差导致误报警。4号机1号功率柜+C相可控硅损坏。

（2）安装原因引起的1条，案例：1号机励磁变低压侧C相电缆外壳保护绝缘套脱落。

1.1.3 水轮机及其附属设备

共登记缺陷16条，其中：

（1）设计原因引起的3条，主要案例：某台机1台顶盖泵启动后，水流通过顶盖自流排水总管时产生虹吸效应，将其它顶盖排水支管的逆止阀打开抽水，最终导致1～4号组顶盖排水泵流量开关异常报警。

（2）安装原因引起的10条，案例：滤水器控制腔上端盖把合螺栓松动导致3号机主轴密封备用供水滤水器上端渗水。水导油槽盖板搭接式密封在主轴运转中发生摩擦，主轴及密封盖板受热膨胀；同时瓦间隙偏大，两种因素累积导致1号机运行期间水导摆度异常升高。1号机液压锁定接力器下方放空阀门阀芯处密封不严导致操作手柄处渗油。1号水轮机15～16号、16～17号导叶立面间隙不合格。把合螺栓松动导致1、4号机主轴密封主用供水滤水器上端盖渗水。水力控制器排污阀被异物卡住导致1号机主轴密封滤水器滴水。把合螺栓松动导致2号机主轴密封备用供水管路2号滤水器上端一个螺母处间歇性向外冒水。把合螺栓松动导致1号机主轴密封主用供水管路1号滤水器上端一个螺母处间歇性向外冒水。把合螺栓松动导致4号机主轴密封备用供水滤水器上端渗水。

（3）制造原因3条，主要案例：4号机主轴密封主用密滤器出水阀阀门本体出现缺陷。

1.1.4 调速器及其附属设备

共登记缺陷20条，其中：

（1）安装原因引起的19条，案例：3号机调速器油压装置辅助油泵进口Y型过滤器有异物堵塞，导致油泵本体故障。2号发电机辅控测速探头与齿盘距离偏大导致报警。1、4号机调速器油压装置压力开关、变送器接头螺栓紧固未到位，且接头螺纹处未采取有效密封措施导致接头渗油。接头紧固未到位导致1号机机械过速供油管路接头有轻微渗油。1号机过速装置液控阀至事故配压阀控制油管路接头未安装密封圈导致轻微渗漏。2号机调速器主配位置开关安装位置不合适导致关方向动作信号异常。1～4号机调速器油压装置3号油泵前端下方螺堵无密封垫，且油泵进口管路接头密封损坏导致渗油。1号机调速器油压装置1号油泵出口溢流阀整定值漂移导致油泵运行超时。齿盘探头间距过大导致4号机调速器触摸屏异常。锁锭行程开关机械挡片松动，且挡片行程与行程开关不匹配，导致远方操作4号机接力器液压锁锭时，出现异常。2号机调速器测压仪表箱内压油罐压力变送器表前阀接头密封失效导致渗油。1号机事故低油压至水机保护压力开关表前阀接头密封失效导致渗油。油泵出口溢流阀整定值漂移导致1号机调速器油压装置2号油泵运行超时。油泵出口溢流阀整定值漂移导致2号机调速器油压装置辅助油泵运行超时。接头O型圈无压缩量导致2号机事故配控制油、机械过速供油、液压锁定供油、事故配控制油回油管路接头有轻微渗油。

（2）制造原因引起的1条，案例：上级开关跳闸导致1号机调速器油压装置3号油泵失电。

水轮发电机组及其附属设备主要是安装原因导致的渗水、渗油以及异物导致的油、水系统告警等缺陷，其次是制造原因导致的功能受阻等缺陷。建议防范措施为在建设期加强施工现场管理力度；设备投运后择机进行消缺；在设备检修期间清洗管路。

1.2 水力机械

包括厂内起重设备，技术供水系统，检修、 渗漏排水系统，压缩空气系统，油系统，水力监视测量系统。

水力机械方面缺陷共登记缺陷83条。其中设计方面缺陷共13条、制造方面缺陷共21条、安装调试方面缺陷共45条、运行管理方面缺陷共4条。包括：

1.2.1 技术供水系统

共登记缺陷48条，其中：

（1）设计原因引起的7条，主要案例：电动阀在动作时振动大，导致技术供水滤水器排污阀上板件频报电动阀动作信号（1号机2号滤水器先后出现2次、2～4号机1号、2号滤水器各1次）。

图2

（2）制造原因引起的16条，案例：2号机技术供水安全阀排水阀前安全泄压阀控制管路关闭速度控制阀破裂导致刺水。滤水器压力开关故障导致2号机1号技术供水滤水器前后压差高告警。1号机2号、2号机1号技术供水滤水器上排污阀电动阀主电路板件故障。4号机2号技术供水滤水器上排污阀电动阀运行程序卡顿导致开度监测异常。RTD主通道跳变导致2号机空冷器支管进水6号温度信号刷屏。2号机水导轴承冷却水进水压力变送器故障。1号机1号滤水器差压开关故障报警。压力开关内部锈蚀，接点动作后未正常复归导致1号机2号滤水器差压持续高报警。1号机空冷器5号流量开关故障导致报警。运行时振动较大导致电动阀本体弹簧端子接线松动，引发3号机2号技术供水滤水器上排污阀监控报故障信号。下导冷却器节流阀后压力表检定不合格。电动阀本体电源模块损坏导致减压阀进水阀执行机构掉相。

（3）安装原因引起的23条，案例：1号主变B相2号冷却器滤网有大量树渣、石子等杂物堵塞。1号机空冷器9、11号支管冷却水出口流量开关未校准导致流量低报警。3号机/公用供水总管联络阀上端法兰靠墙侧焊缝存在砂眼导致刺水。压力变送器接头处生料带缠绕不足导致4号机推力外循环系统外循环交换器2、3水出口监测压力变送器接头处漏水。螺栓未紧固到位，上端盖密封未压紧导致3号机水导冷却器出水阀渗水。冷却器滤网堵塞导致1、2号主变冷却器水流量低。2号机推力外循环热交换器总进水、出水温度、空冷器总出水温度RTD接线错位导致温度异常告警。灵敏度偏移导致1号机空冷器8、11号冷却支管冷却水出口流量异常报警。滤水器内部莲花盘与下排污转盘之间存在异物卡阻导致1号机2号技术供水滤水器减速机不能正常转动。1号机空冷器5号、9号支管冷却水出口流量开关异常告警。力矩设置过小导致3号机2号减压阀出水阀分合不成功。开阀力矩设置过小导致4号机技术供水电动蝶阀开阀异常。运行时振动较大导致电动阀本体接线松动，2号机2号技术供水滤水器上排污阀报警。部分管路焊缝存在裂纹导致尾水廊道层1号机蜗壳取水管（竖直段）焊接连接段有轻微渗水。长时间运行应力导致焊缝开裂造成公用供水总管靠1号机侧弯头约有10cm长的焊缝刺水。节流阀阀杆密封压盖把合螺栓松动导致4号机空冷器节流阀漏水。1～4号机技术供水部分电动阀关阀扭矩设值不够。大量铁钉、焊渣、石子等杂物堵塞导致1号主变C相冷却器控制柜1号冷却器报警。密封垫破损导致1号主变C相2号冷却器渗水。1号主变B相3号冷却器滤网有大量树渣、石子等杂物堵塞导致流量低。

（4）运行原因引起的2条，主要案例：检修人员在监控系统上位机将机组冷却水流量信号做报警矩阵处理后未及时告知运行人员。

1.2.2 检修、渗漏排水系统

共登记缺陷10条，其中：

（1）安装原因引起的8条，主要案例：泵控阀上腔进水控制管路被杂质堵塞导致厂房2号无油渗漏排水泵阀控超时。泵控阀机械结构针阀开度调整不合适导致厂房无油渗漏排水系统2、3号排水泵停泵超时。

（2）制造原因引起的2条，主要案例：软启故障导致报4号排水泵软启故障及机检修排水综合故障。

1.2.3 压缩空气系统

共登记缺陷7条，其中：

（1）制造原因引起的2条，主要案例：因电磁阀阀芯卡涩2号检修空压机出口过滤器排污电磁阀无法动作排污。

（2）安装原因引起的4条，主要案例：阀芯内部存在一片大小约10 mm×1.5 mm铁屑导致1号中压空压机出口过滤器排污阀电磁阀关闭不严。螺纹密封失效导致2号检修空压机出口软管与法兰螺纹连接密封处微漏。法兰之间密封垫破损导致2号机调速器压油罐补气支管第2个连接法兰漏气。

（3）运行原因引起的1条，案例：施工方在使用压缩空气后未将表前阀排气阀关闭到位，导致中压空压机控制系统频繁启动并报警。

1.2.4 油系统

共登记缺陷18条，其中：

（1）设计原因引起的6条，主要案例：油位高和过高原始定值不符合现场实际，导致2号机接力器位移显示异常、分闸瞬间监控报外部故障、推力油槽油位高报警。

（2）制造原因引起的1条，案例：4号机发电机温度仪表屏显示屏故障。

（3）安装原因引起的11条，主要案例：法兰密封垫损坏导致2号机推力外循环系统两台滤油器中间的管路悬挂油滴。2号机推力外循环1号油泵出口压力开关送机组LCU压力接点与送推力外循环控制柜压力接点公共端接反导致2号机推力外循环1号油泵出口压力显示异常。管螺纹接头密封失效导致1号机4号推力冷却器取油样阀前管路接头渗油。法兰螺栓未紧固到位导致1号机高压油泵进油总阀法兰渗油。

水力机械主要是安装原因（异物）造成的漏水、渗油、漏气；其次是制造原因导致的漏水、渗油、漏气及功能异常；以及设计原因（主要油、水、气定值设置）导致的缺陷。防范措施建议为在建设期增强与设计的沟通，高度重视油、水、气定值设置；在过渡期做好运行区域与安装区域隔离；设备投运后择机开展消缺工作；在设备检修期间清洗管路，并核对二次接线。

2 结语

本文在对登记缺陷有效性进行确认（去除废止缺陷等）基础上，对与水轮发电机组及水力机械相关的共计142条有效缺陷进行分系统（设备设施）、多维度（设计、制造、安装调试、运行管理）分析，找出共性问题，同时列举部分典型案例，提出来相应措施，对后续电力生产工作具有重要指导意义。