小水电站发电机运行维护经验点滴.docx

1、小水电站发电机运行维护经验点滴小水电站发电机运行维护经验点滴在管理实践中发现，不少乡村或个体小水电站，由于运行人员文化程度低，加上没有受到正规、系统的技术培训，他们缺乏对小水电站发电机运行维护经验，致使发电机长期带病低效运行，影响了水电站的安全和效益。下面就水电站发电机的运行维护，谈点自己的经验和体会，供小水电站的运行管理人员参考。保持发电机的清洁经常清除发电机表面的油污和灰尘，定期清除发电机的电刷粉末，灰尘和电刷粉末被吸入到发电机的内部，会造成发电机的绝缘降低，甚至会引起发电机的内部短路。清扫方法可用高压气筒打气吹清洁，也可用毛刷进行清扫，再用干净布蘸上酒精清除污垢和电刷粉末，特别是发电机的

2、电刷滑环部位要定期认真进行清洁。经常对电刷滑环进行检查和维护发电机能否安全稳定运行，与正确进行滑环维护，正确选择电刷，有着极其重要的关系。往往由于电刷的选用不当，滑环的维护不及时，加速了发电机电刷、滑环的磨损。有时磨损落下的碳粉与铜末，吸入线圈端头而引起短路，烧坏绕组，致使发电机不能正常运行，无功出力不足，影响机组的安全和效率，因此，必须经常对电刷滑环进行检查和维护。运行中的电刷必须在滑环的中心线上，电刷与刷握配合不能太紧，要保证电刷在刷握之间有 的间隙，太紧了可稍微磨小电刷尺寸。允许电刷在刷握内有少量的纵向跳动，允许电刷有少量火花，但跳动过大或火花严重，必须进行维修。如果电刷位置不在中心线上

3、，可调整刷杆或者刷握位置，固定刷辫的螺栓应当紧固。刷握的弹簧必须有一定的压力，且不能太紧、太松或者松紧不均，应调整弹簧的压力使之大小适中且均匀。电刷磨损过度，或者使用的电刷型号不对，会产生严重火花烧坏滑环，应当及时进行更换。更换电刷要使用原发电机厂家规定型号的电刷，或者符合滑环技术要求的电刷。如果不清楚电刷的型号时，对于发电机转速 及以下的，可以采用型石墨电刷。每次更换电刷的数量不能超过电刷总数的，而且与滑环的接触面要研磨成弧形，使之与滑环接触良好。发电机滑环的表面应当圆而光滑，否则会加速电刷的磨损，引起电刷火花严重，烧蚀滑环。滑环表面烧毛不光滑或者有小的凹槽，必须进行修复。其方法是慢慢转动转

4、子，用平细锉刀用力平压在滑环上，对滑环表面进行打磨，然后在平木条面上铺上号细玻璃砂纸，对滑环表面进行研磨精光，最后用毛刷仔细清除锉刀屑和砂纸屑。大的凹槽或者刷滑严重失圆时，必须拆下滑环用车床修复。滑环与电刷接触不良产生高温，会使滑环上的螺栓绝缘套管老化甚至烧坏，引起励磁系统短路。如果该绝缘套管被烧坏，又无备品更换，可用干燥的小竹管替代。方法是，选择一段干燥的小竹管（竹管的空心应与螺栓的直径相同），将螺栓穿入空心的竹管内，慢慢刮削竹管的外圆，使穿有螺栓的竹管正好能穿过滑环上的孔，切去多余的部分，装上绝缘垫片，紧固螺栓即可。加强运行中发电机的监视和检查发电机绕组温度、发电机轴承温度的检查监视对正在

5、运行的发电机，可用手背接触发电机外壳，检查其温度是否正常，与过去相比是否有大的变化等异常。用眼睛观察运行中的发电机出线接头，看其温度是否过高、接触不良造成接头发热。发热不严重的颜色为灰黑色，发热严重的呈红色。也可以用绝缘小棒，棒头沾一点水触及发电机被测试相的出线桩头，如果温度过高则会散发热气。但应注意，严禁同时触及两相接线桩头，以防发生短路。也可以停机切断电源后，立即用手触摸发电机出线接头和励磁线接头，查看其温度是否过高，如过高必须立即进行处理。铜铝导线相连接时，接头应该采用铜铝接线鼻或者铜铝设备线夹，最好在接合面上涂一层导电膏。发电机出线接头必须紧固可靠，接线螺栓的上下两面都要有垫片。紧固铜

6、螺栓时必须缓慢用力拧紧，全部拧紧后，还要检查一遍，确保万无一失。发电机运行声音及振动的检查监视发电机地脚螺栓松动或者损坏，会引起机组振动，应当紧固螺栓或者更换损坏的螺栓。发电机的轴承部位出现异常振动和响声，有可能是发电机的轴承缺少润滑油或者轴承损坏，必须进行加油或更换。发电机采用的是滚动轴承，一般选用号或号钠基润滑脂或钙钠基润滑脂，不同规格的润滑脂不能混合使用，以免油脂变质。每运行 ，应清洗轴承，更换新油脂，加油脂时应注意以轴承腔容积的为宜。正常的发电机在运行中应有均匀的“嗡嗡”声，否则应立即停机检查检修。发电机电流、励磁电流、电压的监视要对定子电流、励磁电流、电压、功率进行监测，防止发电机过

7、负荷、缺相，发电机定子、励磁系统及发电机外部电路等发生故障而损坏发电机。运行中还要监视发电机是否有异常气味，发电机有异常气味，必须立即停机检查和检修。要预防鼠害实践中发现不少发电机房内有老鼠，咬破发电机线圈，对发电机的危害极大。因此，要在发电机房内进行灭鼠，还要对发电机的进风口、端盖处空隙安装防护网，并定期对发电机的端盖及气隙槽进行清理。变压器的响声及处理 户外配电变压器在正常运行或出现故障时会发出不同的声响。本文拟就常见的声响所代表的运行状况及处理方法做简单论述。 正常的声响。当变压器受电后，电流通过铁心产生交变磁通，就会发出“嗡嗡”的均匀电磁声，音响的强弱正比于负荷电流的大小。 “吱吱”声

8、。当分接开关调压之后，响声加重，以双臂电桥测试其直流电阻值，均超过出厂原始数据的2%，属接触不良，系触头有污垢而引起的。 处理方法：旋开分接开关的风雨罩，卸下锁紧螺丝，用搬手把分接开关的轴左右往复旋转1015次，即可消除这种现象，修后立即装配还原。 其次，终端杆引至跌落式熔断器的引下线采用裸铝或裸铜绞线，但张力不够，再加上瓷瓶扎线松驰所致。在黄昏和黎明时可见小火花发出“吱吱”声，这与变压器内部发出的“吱吱”声有明显区别。 处理方法：利用节假日安排停电检修，将故障排除。 “噼啪”的清脆击铁声。这是高压瓷套管引线，通过空气对变压器外壳的放电声，是变压器油箱上部缺油所致。 处理方法：用清洁干燥的漏斗

9、从注油器孔插入油枕里，加入经试验合格的同号变压器油(不能混油使用)，补油量加至油面线温度+20为宜，然后上好注油器。否则，油受热膨胀会产生溢油现象。如条件允许，应采用真空注油法以排除线圈中的气泡。 对未用干燥剂的变压器，应检查注油器内的排气孔是否畅通无阻，以确保安全运行。 沉闷的“噼啪”声。这是高压引线通过变压器油而对外壳放电，属对地距离不够(30mm)或绝缘油中含有水份。 驱潮的方法：另从三相三线开关中接出三根380V的引线，分别接在配电变压器高压绕组A、B 、C端子上，从而产生零载电流，该电流不仅流过高压线圈产生了铜损，同时也产生了磁通，磁通通过线圈芯柱、铁心上下轭铁、螺栓、油箱还产生了铁

10、损，铜损和铁损产生的热能使变压器油、线圈、铁质部件的水份受到均匀加热而蒸发出来，均通过油枕注油器孔排出箱外。 低压线圈中感应出25V的零载电压，作为油箱产生涡流发热的电源。从配电变压器的低压绕组a、b、c端子上，接出三根1016mm2塑料铝芯线，分别在油箱外壳上、中、下缠绕三匝之后，均接于配电变压器低压绕组零线端子上，所产生的涡流发出的热能能使配电变压器油箱受到均匀加热，进一步提高配电变压器的干燥质量。 注意，若焙烘的温度高于配电变压器的额定温度，去掉B相电源后即可降低干燥时的温度。 “吱啦吱啦”的如磁铁吸动小垫片的响声，而变压器的监视装置、电压表、电流表、温度计的指示值均属正常。这往往由于新

11、组装或吊芯检修时的疏忽大意，没将螺钉或铁垫上紧或掉入小号铁质部件，在电磁力作用下所致。 处理方法：待变压器吊芯检修时加以排除。 似蛙鸣的“唧哇唧哇”声。当刮风、时通时断、接触时发生弧光和火花，但声响不均，时强时弱，系经导线传递至变压器内发出之声。可配合电压表的指示值进行判断，若B相缺电，则电压大致为：u1-2=230V，u1-3=400V u2-3=230V，u1-0=230V u2-0=0V，u3-0=230V 处理方法：立即安排停电检修。一般发生在高压架空线路上，如导线与隔离开关的连接、耐张段内的接头、跌落式熔断器的接触点以及丁字形接头出现断线、松动，导致氧化、过热。待故障排除后，才允许投

12、入运行。 声响减弱。变压器停运后送电或新安装竣工后投产验收送电，往往发现电压不正常，这是高压瓷套管引线较细，运行发热断线，又由于经过长途运输、搬运不当或跌落式熔断器的熔丝熔断及接触不良。从电压表看出，如一相高、两相低和指示为零(指照明电压)，造成两相供电，当变压器受电后，电流通过铁心产生的交变磁通大为减弱，故从变压器内发出音响较小的“嗡嗡”均匀电磁声。 处理方法：高压线圈的直流电阻值测试。若变压器设置有分接开关，应测量每一档的数据， 分、进行AB、AC、CA直流电阻值的测量，并注意将运行中的一档放在最后测量，测完之后不再切换。仪表用惠斯登或凯尔文及国产双臂电桥，待自感消逝，指针稳定后进行测试。

13、各个绕组测试值之差，以不超过出厂原始数据的2%为合格，否则应属接触不良。接触不良会使电阻值增大，是由于触头有污垢所致。此时，旋开风雨罩，卸下锁紧螺丝，用搬手把分接开关的轴左右往复旋转1015次，可消除这种现象，修后立即装配还原。 低压线圈的直流电阻值测量：ab、bc、ca的不平衡率应为1%。 跌落式熔断器的接触不良，产生于熔断器上的上触头，原因是压力不够而引起。用拉闸杆迫使上触头往下压紧，且与熔芯接触可靠。 微弱的嘶叫声。在变压器的容量较小时(100kVA以下)，受个别电器设备的起动电流冲击，例如，26kW直流弧焊机的起弧，又如22kW250kg空气锤的驱动等，经导线传递至变压器内而发出的微弱

14、嘶叫声。 处理方法：如保护、监视装置，以及其他电器元件无异常预兆，这应属正常现象。 特殊噪声。由于负载和周围环境温度的变化，使油枕的油面线发生变化，因此，水蒸气伴随空气一并被吸入油枕内，凝成水珠，促使内部氧化生锈，随着积聚程度加剧，会落到油枕的下部。铁锈通过油枕与油盖的连通管，堆积在部分轭铁上，从而在电磁力的作用下产生振动，发出特殊噪声。这还会导致变压器运行油机械杂质增多，使油质恶化。 处理方法：油枕与集泥器的清洁是同时进行的，应根据变压器的负荷情况，温升状况来决定 。使用经验证明，两年清洁一次为好。 集泥器装在油枕的下部，用于收集油中沉淀下来的机械杂质和水份，保持运行油有良好的绝缘强度。卸下

15、集泥器(放油阀)后，油会自动流出，至流完为止，然后再打开油枕法兰盘，用清洁干燥的毛巾堵塞油枕与油盖连接管的上口径处，以防油枕里的异物通过连接管进入变压器油和器身内，否则会降低变压器运行油的绝缘强度使油质急剧恶化，并且变压器会发出沉闷“噼啪”声，酿成重大设备事故隐患。因此，决不能掉以轻心。如油枕上部无油部分与空气接触氧化生锈，可用钢丝刷清除至表面清洁为止。然后，以清净干燥的另一毛巾，把枕壁上堆积的机械杂质和油泥铁锈擦拭干净，先用换下的废油清洗，再以合格变压器油冲洗两次至彻底清洁为止。 清洁工作完毕，立即组装还原。用清洁干燥漏斗从注油器孔插入油枕里，加入经试验合格的同号变压器油(不能混油使用)，补

16、油量加至油面线温度+20为宜，然后上好注油器 。否则，油受热膨胀，会产生溢油现象。如条件允许，应采用真空注油法，以排除线圈中的气泡。 继续放电声。变压器的铁心接地，一般采用吊环与油盖焊死或用铁垫脚方法。当脱焊或接触面有油垢时，导致连接处接触不良，而铁心及其夹件金属均处在线圈的电场中，从而感应出一定电位，在高压测试或投入运行时，其感应电位差超过其间的放电电压时，即会产生断续放电声。 处理方法：吊芯检查。把接地脱焊面清除干净，重新电焊或把油泥消除至清洁为止，保持良好的接触状态。同时应以500V摇表测试，铁心与变压器外壳要接地良好。 “虎啸”声。当低压线路短路时，会导致短路电流突然激增而造成这种“虎

17、啸”声。 处理方法：变压器本体的检查与测试，从外观检查着手，参见“声响减弱”的处理方法。 高低压线圈绝缘电阻值测试：高对低、高对地、低对地之间绝缘电阻应合格(注意前两项用2 500V摇表，后一项用500V摇表测量)，其值应不低于出厂原始数据的70%。不然，绝缘油中含水份过高，会导致对地放电，变压器的音响中会夹杂有“噼啪噼啪”声。应采用三相电流干燥法，参见“沉闷的噼啪声”的处理方法。 将检查测试与前者测试值(档案材料记载数据)进行比较，分析判断的结果，具备变压器运行条件。然后，先断低压侧负荷开关，后高压供电，空载运行，转动电压换相开关，或以500 型三用表电压500V测试档，测得ab、bc、ca

18、各为410V上下，属三相电压基本平衡，而且声响属正常，说明变压器本体没受到损伤，可以运行使用。由此判断短路故障点确在低压侧供电线路上。 低压线路短路故障的检查与排除。低压线路短路分两种情况，即相间短路和相线对地短路，范围十分广泛，情况相当复杂。结合现场状况及值班操作者提供线索，对判断短路故障点有很大帮助。根据变压器运行使用经验，故障多发生在变压器低压侧至配电室之间汇流排(母排)上，一般采用直观法、测试法以及更换熔丝试送法三者同时使用，即可查出，并得到妥善排除。 直观检查法：查配电室的电器元件是否烧黑烧焦、冒烟起火、异臭断线、绝缘包层损坏以及相间和相线对地短路而酿成放电痕迹和爆炸损坏的设备等。

19、仪表测试检查法：经直观检查把故障点消除后，以500V摇表测试相间ab、bc、ca的绝缘电阻值均为10M，然后再测试a、b、c的三相对地绝缘电阻值各为9M，均属合格。 更换熔丝试送法：试探其他有无短路点，可分配电回路进行。把每一回路中的保险管拔下，在原保险位置搭配三根2220号铅锡保险丝(照明只搭配相线)，试送供电，若保险丝完好无损，该配电回路均无相间短路和相线对地短路，视为合格，并依次进行至试完为止。 检修工作完毕，再度检查安全合格，方可合闸送电使用。 “咕嘟咕嘟”的象烧开水的沸腾声。变压器线圈发生层间或匝间短路，短路电流骤增，或铁心产生强热，导致起火燃烧，致使绝缘物被烧环，产生喷油，冒烟起火

20、。 处理方法：先断开低压负荷开关，使变压器处于空载状态下，然后切断高压电源，断开跌落式熔断器。解除运行系统，安排吊芯大修。 可见，变压器受电运行中，发生的故障和异常现象是很多的，经常遇到的情况如上所述。水轮发电机组振动原因分析水轮发电机组的振动问题与一般动力机械的振动有一定差异,除了机器本身转动或固定部分引起的振动外,尚需考虑发电机的电磁力以及作用于水轮机过流部分的流动压力对系统及其部件振动的影响。在机组运转的状态下,流体机械电磁三部分是相互影响的。例如,当水流流动激起机组转动部分振动时,在发电机转子与定子之间会导致气隙不对称变化,由此产生的磁拉力不平衡也会造成机组转动部分的振动,而转动部分的

21、运动状态出现某些变化后,又会对水轮机的水流流场及发电机的磁场产生影响。因此,水轮机的振动是电气、机械、流体等多种原因引起的。可见,完全按照这三者的相互关系来研究系统的振动是不够的。鉴于问题的复杂性,将引起水轮机组振动原因大致分为机械、水力、电气三方面的因素来研究,为水电厂生产管理、运行、检修人员提供参考意见,以便制定出相应的预防和消振措施。 1.水轮发电机组振动的危害 振动是旋转机械不可避免的现象,若能将其振幅限制在允许范围内,就能确保机组安全正常运行。但较大振动对机组安全是不利的,会造成如下危害: )使机组各连接部件松动,使各转动部件与静止部件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏; )引起零部件或焊缝

22、的疲劳、形成并扩大裂缝甚至断裂; )尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝;当其频率与发电机或电力系统的自振频率接近时,将发生共振,引起机组出力大幅度波动,可能会造成机组从电力系统中解列,甚至危及厂房及水工建筑物。 2.水轮发电机振动原因分析 2.1水力因素 振动的水力因素系指振动中的干扰力来自水轮机水力部分的动水压力。其特征是带有随机性,且当机组处在非设计工况或过渡工况运行时,因水流状况恶化,机组各部件的振动亦明显增大。由于单位体积水流的能量取决于水头,所以机组的振动一般是随水头的降低而减弱,高水头、低负荷时振动相对而言较为严重。产生振动的水力因素主要有:水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔

23、汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。 2.1.1水力不平衡 具有位能和动能的水流通过蜗壳的作用形成环流,再通过分布均匀的固定和活动导叶均匀作用于转轮激发转轮旋转。由于加工和安装误差,使导水叶叶片、流道的形状与尺寸差别较大时,作用于转轮的水流失去轴对称时就产生一个不平衡横向力,引起转轮振动,在空载或低负荷运行时振动强烈。 2.1.2尾水管低频水压脉动 水轮机在非设计工况下运行时,由于转轮出口处的旋转水流及脱流旋涡和汽蚀等影响,在尾水管内常引起水压脉动。尤其是在尾水管内出现大涡带后如图1,涡带以近于固定的频率在管内转动,引起水流低频压力脉动。当管内水流一经发生,压力脉动就会激起尾水管壁、转轮、导水机构、蜗

24、壳、压力管道的振动。 2.1.3空腔汽蚀 水流通过水轮机时,其流向、流速随流道改变,在流速增高或脱流部位压力降低到汽化压力时水流中产生汽泡,汽泡进入高压区溃灭时便会出现汽蚀。汽蚀发生时,在汽蚀部位会发生特殊的噪声和撞击声。空腔汽蚀是流道中因漩涡带引起脱流、负压而造成的压力交变产生的振动。由空腔汽蚀引起机组的顶盖和推力轴承出现剧烈的垂直振动,它比横向振动的危害更大。 2.1.4卡门涡列 恒定流束绕过物体时,在出口边的两侧出现漩涡,形成旋转方向相反、有规则交错排列的线涡,进而互相干扰、互相吸引,形成非线型的涡列、俗称卡门涡列如图2。当卡门涡列的冲击频率接近于转动体叶片的固有频率时,将产生共振,并拌

25、有较强的且频率比较单一的噪声和金属共鸣声。 2.1.5间隙射流 在轴流式水轮机中,叶片和转轮室间隙处由于正背面压差的存在,会形成一股射流,其速度很高。由于转轮的旋转,对转轮室某一部位来说,交替的出现瞬时压力升高和降低,形成周期性的压力脉动。这种压力脉动会引起转轮室振动,如图3。 2.2机械因素 振动的机械因素系指振动中的干扰力来自机械部分的惯性力、摩擦力及其它力。其特征是振动频率等于机组的转动频率或整倍数的机组转动频率。引起振动的机械因素主要有:转子质量不平衡;机组轴线不正;导轴承缺陷等。 2.2.1转子质量不平衡 由于转子质量不平衡,转子重心对轴心1,产生一个偏心距如图4所示。当轴以角速度旋

26、转时,由于失衡质量离心惯性力的作用,轴将产生弓状回旋,其中心1获得挠度,如图4所示。1绕作圆周轴运动,回转半径就是振幅,这种振动也叫振摆。其特征是:振幅是随转速度变化而变化的。用公式表示为=(),升高,增大;反之下降,减小。 2.2.2机组轴线不正 在旋转机械中最理想的是机组中心、旋转中心及轴线三者重合,其状态如图5,最不理想的是机组中心、旋转中心与轴线不重合的状态,如图5。介于二者之间的是旋转中心与机组中心重合, 机组轴线不正的主要表现形式是轴线与推力头底平面不垂直和轴线在法兰结合面处曲折,如图6所示,由于轴线倾斜和曲折,使机组转子的总轴向力不通过推力轴承中心,就产生一个偏心力矩。随着转子的

27、旋转,偏心力矩也同时旋转,使各支柱螺栓的受力是脉动力,其脉动频率与转速频率相同,从而产生推力轴承各支柱螺栓的轴向振动,转子也就随之产生振摆。轴线不正,也是引起径向振动的原因之上。 2 2 3轴承缺陷 当导轴松动,或间隙过大润滑又不良,或轴承与固定止漏环不同心等都会发生干摩擦,引起机组的横向振动。 2.3电磁因素 振动的电磁因素系指振动中的干扰力来自发电机电气部分的电磁力。其特征是振动随励磁电流的增大而增大。引起电磁振动的主要因素有转子绕组短路、空气间隙不均匀等。 2.3.1转子绕组短路 当一个磁极因短路而引起磁动势减小时,和它相对应的那个磁极的磁动势并没有变,因而出现一个跟转子一起旋转的辐向不平衡磁拉力,引起转子振动。这种振动的大小取决于失去作用的线圈匝数。其振动的振幅与励磁电流有关,用公式表示为=(),励磁电流增加,振幅增大。当去掉励磁,振动立即消失。所以很容易把这种振动和其它原因产生的振动区分开来。 2.3.2空气间隙不均匀 当发电机转子不圆或有摆度时,空气间隙就会不均匀,从而产生单边的不平衡磁拉力,随着转子的旋转而引起空气间隙周期性变化,单边不平衡磁拉力沿着圆周作周期性移动,引起机组振动。