【摘要】随着计算机监控技术的普及和不断提高，为减少水电机组停机检修的时间，提高利用率，增加经济效益，开始由传统的定期检修向状态检修转化。因此，可根据实际情况选取检修方式，或定期检修和状态检修相结合，找出问题所在，做出相应的改进措施。对机组的改造也应根据存在问题的不同，实事求是，有针对性地进行。
【关键词】定期检修；状态检修；技术改造
【中图分类号】 TK73 【文献标识码】A
【文章编号】1674-1145（2008）09-0067-02
近年来随着计算机监控在水电站的普遍使用和技术的不断提高，一些专家提出对今后安装的大型水轮发电机组不再搞定期检修，而实行状态检修，以减少机组停机时间，提高利用率，发挥更大经济效益。定期检修是大多数水电站水轮机组采用的检修方式，从“定期检修”逐步过渡到“状态检修”，是水电站机组检修发展的方向，也是实施“无人值班”（少人值守）实现水电站现代化的必然结果。目前，部分电站已经安装了振动在线监测设备并已投入运行, 有的电站正准备安装。水电机组在线监测设备的研制，国内已有十余年的历史，有的产品的质量和性能已经达到了国际先进水平，可以满足在线检测的需求。我国可利用的水利资源丰富，但现役水电站存在诸如主要性能参数与实际运行参数不符等多方面的不足，因此必须认真总结，根据实际情况，优化设计，进行技术改造。
一、水轮发电机组的检修
（一）定期检修
定期检修制度具有一定的科学性，并经过了大量的机组运行资料的积累，经过认真详细的分析和总结，根据机组运行发生故障的时间间隔来决定检修周期。一般说来，水轮发电机组的检修尽量安排在枯水季节进行，已损失机组的可利用小时数来把发电损失减少到最低,对电网而言，只要有足够的备用容量，部分机组检修是完全可以的。另一方面，定期检修因为时间安排充足，各种情况考虑较周全，能够对一些不易监测到的水轮发电机组缺陷进行处理，比如:气蚀磨损程度、机械联接螺栓断裂情况、流道水工建筑物的损坏情况等。而若在丰水期才发现这些缺陷再安排时间进行检修，将增大发电损失。因此，一般小故障和缺陷留待枯水季节机组定期检修时再处理，而在丰水季节尽量让机组满发多发电，少停机，实现更大的经济效益。定期检修使检修管理工作有计划有目标的进行，但运行的设备的损坏程度、检修及更换周期往往难以掌握。
（二）状态检修
所谓水轮发电机组的状态检修（或叫诊断检修）,就是采用计算机监控专家系统对水轮发电机组的运行状况及参数进行全面记录、监视、检测、分析和预测。当发现设备运行出现异常情况时，合理科学地做出判断或诊断，并提供可靠的报告,以作为水轮发电机组检修的依据,此时对水轮发电机组进行有针对性的检修，以保证机组运行的安全稳定。只要计算机的所有传感元件可靠，所检测到的数据是真实的，在重要部位配置双重化的自动化传感元件，即使某一自动化传感元件出现故障，计算机监控专家系统也能进行准确的判断处理，且不影响机组的安全运行。
要实现对水轮发电机组的状态检修，需事先确定一个标准，当设备状态的变化达到或超过这个标准时，就确定对该设备进行检修。而判断是否需要检修所需要的标准，严格讲，需要对每个设备及每个设备的每项参数或指标都加以规定。机械振动评价标准就是判断机组振动水平和是否需要检修的标准，判断标准有两种情况：一是设备的单项指标，二是设备的综合指标。单项指标是表示设备状态的基础，需要逐一制定，单项指标超过标准限值也需要检修；综合指标既指一项设备或部件的多种指标，也指一台复合设备的多项指标，例如机组的振动、空蚀、轴承、等。到底什么指标决定检修或决定检修的规模，需视具体情况而定。
在对引起状态变化的原因、机理和影响因素已有正确的认识和判断时，可采用自动检修的方式进行，即由状态诊断专家进行系统的分析确定是否需要检修，但使用自动方式必须要有完善及完整的状态诊断专家系统，否则，只能由工程师根据监控系统提供的数据确定是否检修，及检修内容和检修工艺，这也是目前各水电站广泛采用的方法，也可根据状态诊断方式的不同，进行分阶段实施，即，先进行人工方式的状态诊断，同时为自动方式的状态诊断积累经验和数据；在各方面的技术成熟时，再实现自动方式的状态诊断。
目前，状态检修在国内水电系统现仍处在起步阶段，还不成熟、缺少经验，还有很多研究性的工作要做，对此我们要有清醒的认识。定期检修已执行了很多年，要实现水轮发电机组的状态检修也是有风险的，如果执行状态检修不如想象中那样，可能会产生很多意想不到的后果。安全第一，是保证经济效益的前提，因此对状态检修要有一个严格的标准，能给水电站机组的安全运行提供保证，否则，状态检修就会失去意义。
（三）状态检修与定期检修的结合
无论是状态检修还是定期检修都是为了更好地发挥水轮发电机组的经济效益，对于什么样的水轮发电机组要进行状态检修，只是一种理论上的探讨，还没有一个统一的标准，因此，目前取消定期检修是不现实的，全国大型水轮发电机组完全实行状态检修的条件还未完全具备。目前有相当部分水电站水轮发电机组已配置了计算机监控系统，但实行状态检修要有种种条件，运行可靠性还没有达到设计要求，尤其是水电站机组所配置的传感元件并不可靠，适应环境能力较差，故障率高，死机和数据丢失情况时有发生。状态检修与定期检修有一个经济技术比，小机组实行状态检修比大机组容易实现，因为小机组的开停对电网造成的影响比大机组小，事故损失相对较小；大机组可以实行状态检修与定期检修相结合，有条件的水电厂因可投入经费使水轮发电机组达到状态检修的要求，可试行状态检修，在一些故障因素还不能完全确定时，还是要实行状态检修与定期检修相结合，但可以减少定期检修次数，延长定期检修周期。
二、水轮发电机组的技术改造
我国农村小水电资源丰富，到2004年底，已建成农村水电站4万余座，占全国农村水电资源可开发量的40％。但这些小水电装机容量小（大多在500KW～3000KW以下），台数多，技术落后，效率低，制造质量差，安全生产隐患多。有的已经改造或停运，有的则正在改造，更多的急需改造。水利部于1997年发布了行业标准SL193－97《小型水电站技术改造规程》，以宏观指导小型水电站的技术改造工作，包括立项，改造设计（咨询），施工，验收和管理，使之更加科学化、规范化。
经过多年的运行，许多水电站已积累了丰富的运行检修方面的宝贵资料，但由于多方面的原因，许多图纸（设计及设备）残缺不齐，甚至机组上的标牌都已丢失，因此，技术改造前原始资料（包括水文、工程设计、设备及机组运行检修记录等）的收集、分析总结十分重要，这是做好技术改造工作的前提，因此，必须认真总结，摸清问题所在。早期建成的水电站，机组运行中主要存在以下问题：
1.水轮机主要性能参数与电站实际运行参数不符；
2.水轮机性能落后，技术陈旧，制造质量差。有些小型水电站的水轮机加工质量差，缺陷多，久修不愈，长期带病运行，出力不足，安全可靠性差；
3.多泥沙河流上的水轮机磨蚀破坏严重，有的甚至难以正常开、停机；
4.有些水轮发电机运行年代长，定子、转子的绝缘已严重老化，容易引发接地故障，威胁机组安全运行。由于制造或安装质量较差，水轮发电机的推力轴承可靠性低，常导致烧瓦事故；
5.水轮机与电气设备不配套。因此，在进行技术改造前，必须查清存在哪些问题，包括实际运行时的水头、来水量、弃水量、机电设备状况、水工建筑物及金属结构运行状况等，只有彻底摸清问题，才能有针对性地进行技术改造，取得实实在在的改造成果。
对现有水轮发电机组进行技术改造，必须坚持贯彻先进性、合理性、经济性、特殊性的原则，针对实际情况，因地制宜，进行优化设计。对于水头、流量与原设计变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的水电站，可采用更新改造或增容改造方式；而对于水头、流量比原设计减少了的水电站，宜采取减容改造方式。即根据实际运行水头和流量，降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率，选用合适的新型转轮或重新设计转轮，将水轮机调整到最优或较优工况区运行，以提高其运行效率，增加年发电量，反之对于水头和流量比原设计大的宜采用增容改造方法；对于多泥沙水电站，应考虑泥沙磨损问题，采用与抗磨措施相结合的改造方法。
由于水轮机和发电机技术发展阶段不同，水轮机在水轮发电机组中处于原动机的地位，故水轮机运行效率高低影响显著；水轮机的选型技术难度较大，影响参数也多，在水电站实际运行中出现的问题也比较多。因此，要求在增容改造中，必须分清主次，首先要抓住水轮机的改造，从而带动水轮发电机和整个水电站机电设备及水工金属结构的技术改造，这是应当遵循的原则。同时做好技术改造前后性能对比测试，为保证技改工程质量，一定要做机组起动验收，起动验收合格后才能进行试生产运行。只有经过试生产运行合格并且遗留问题都已处理完毕，才能最终进行改造工程的竣工验收，确保长期高效安全运行。
位于磴口县巴彦高勒镇近郊的三盛公水电站，2号机安装了ZD510－LH－180水轮机和TS284－19／32发电机，N＝650kW，经常在其低水头范围内工作，效率低，出力小，运行不够稳定。后来将其工作轮（包括支持盖）更换为ZD760型，保证了机组安全运行（下游水位在1047.42m），提高了发电能力和供电的可靠性，促进了本地区工农业的发展；另外由于ZD760水轮机的导叶比ZD510高0.09m，为了保持原水工建筑物的结构基本不变，重新安装机组时，要拆除原机组安装时的二期混凝土及转轮室，并将水轮机进口处蜗壳上部提高0.09m，以适应导叶高度。改造前后的性能比较见表一：
三、结语
随着计算机技术的不断进步，水轮发电机组及辅助设备制造技术的不断进步，尤其是自动化元件制造技术的提高，为今后水轮发电机组进行状态检修及制定相应的标准提供了更加科学的依据。受当前技术条件不完整和不完善的限制，逐项、逐步地实现状态检修比较合理和可行。电站可根据自身的条件，对有条件的项目或设备状态，可先行实施状态诊断和状态检修。
【参考文献】
[1]潘建忠．水轮发电机组的状态检修与定期检修[J]．广东水利水电，2001，（9）．
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[5]小型水电站技术改造中应注意的几个问题．中华机械网.
【作者简介】韦韦（1973- ），男，大唐岩滩水力发电有限责任公司技师。