1抽水蓄能電站的發(fā)展概況

具有調(diào)谷、削峰、調(diào)頻和調(diào)相、事故備用及“黑啟動(dòng)”等多種功能的特殊電力裝置是抽水蓄能電站，有著穩(wěn)定電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要作用。抽水蓄能電站有著百年的發(fā)展歷史，全世界各個(gè)國(guó)家特別是一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，都曾經(jīng)努力建設(shè)抽水蓄能電站，在運(yùn)行和建設(shè)的過程中累積了許多經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)今正處于電力需求很大的時(shí)期，核能和光電等新能源發(fā)展迅速，電源結(jié)構(gòu)多種多樣，因此需求大型的儲(chǔ)能設(shè)施。通過學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，可以促進(jìn)我國(guó)抽水蓄能電站的健康持續(xù)發(fā)展。

2抽水蓄電站機(jī)電安裝中存在的主要問題

抽水蓄能電站的機(jī)電安裝存在的問題有以下十種：

第一，金屬部件中焊接的質(zhì)量是在機(jī)電安裝的過程中需控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。只有焊縫的探傷合格率會(huì)很高，才能保證最終的合格率達(dá)到全部合格。但是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到存在很多的問題，有進(jìn)口的尾水管焊縫存在較多的夾渣，還有電站發(fā)現(xiàn)蝸殼焊縫、上下機(jī)架焊縫、基座的焊縫等達(dá)不到規(guī)范要求。

第二，轉(zhuǎn)子磁極繞組的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇不滿足規(guī)范要求，致使機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)磁極結(jié)構(gòu)和質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致機(jī)組損壞等后果。

第三，由于機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)器件的強(qiáng)度和剛度在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法檢查，例如機(jī)組壓力過大吊裝伸縮節(jié)時(shí)，可能會(huì)有形變，充水后變圓形。在充水完成后抽水蓄能電站的球閥才可以密封鎖定檢修，和金屬部件的剛度與強(qiáng)度有很大關(guān)聯(lián)。

第四，在安裝現(xiàn)場(chǎng)下線后的定子線棒才能進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，電站的線棒在安裝過程中經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的干燥處理仍是還未能符合規(guī)范，符合規(guī)范要求需要放入機(jī)組坑擱置一段時(shí)間。還有的抽水蓄能電站出現(xiàn)了線棒極化指數(shù)、泄漏電流等問題，由于未能按照規(guī)范操作進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

第五，在定子鐵芯疊裝的問題上，有些抽水蓄能電站會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行之后定子鐵芯的鐵片翹曲問題，在定子鐵芯疊片后，經(jīng)過了磁化試驗(yàn)，但機(jī)組啟動(dòng)之后有鐵芯穿心螺桿絕緣損壞的問題，造成損壞機(jī)組的嚴(yán)重事故。

第六，在部分機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)后檢測(cè)各個(gè)部分的振動(dòng)、擺度數(shù)據(jù)較大。因?yàn)橹胁饳C(jī)組出現(xiàn)了問題，由于軸系比較長(zhǎng)，所以調(diào)整難度大。需要協(xié)調(diào)上、下、水導(dǎo)各導(dǎo)軸承間隙的緊密同步，還有需要應(yīng)用動(dòng)平衡以調(diào)整配置，也有些是因?yàn)樗畨好}動(dòng)引起的。

第七，在材料和推力軸承設(shè)計(jì)上存在問題和漏洞，導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)后有推力瓦過熱的情況發(fā)生，從而造成了抽水蓄能電站的事故。有推力瓦的進(jìn)油角略小，還有推力瓦的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，有些是因?yàn)楦唔斞b置的油泵量較小，從而出現(xiàn)油膜過薄的問題，除此之外，運(yùn)行以后發(fā)現(xiàn)推力支撐的固定卡發(fā)生形變、機(jī)組頻繁啟停使銷釘無(wú)法承受其壓力。

第八，由于機(jī)組的初次啟動(dòng)處于低水頭的緣故，在空載開度區(qū)域進(jìn)入S彎，轉(zhuǎn)輪有不穩(wěn)定的現(xiàn)象，發(fā)生了空載轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的情況。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家投產(chǎn)的機(jī)組也出現(xiàn)了此問題，但運(yùn)用了2個(gè)不同步都還未能解決穩(wěn)定的問題，故運(yùn)用4個(gè)不同步導(dǎo)葉，還有些電站則應(yīng)用6個(gè)不同步導(dǎo)葉，都未能解決低水頭空載不穩(wěn)定與不同步導(dǎo)葉投入的震動(dòng)的問題。

第九，在機(jī)組調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了導(dǎo)葉小開度時(shí)的振動(dòng)問題，某些抽水蓄能電站機(jī)組在水泵停機(jī)關(guān)閉小導(dǎo)葉開度時(shí)會(huì)有猛烈的振動(dòng)，由于考慮到震動(dòng)可能會(huì)引發(fā)導(dǎo)葉軸承的事故，因此在電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大的情況下跳開發(fā)電機(jī)斷路器關(guān)機(jī)，出現(xiàn)了電機(jī)斷路器損壞嚴(yán)重的現(xiàn)象。抽水蓄能電站機(jī)組在調(diào)試水泵的調(diào)相時(shí)，導(dǎo)葉小開度也會(huì)出現(xiàn)激烈振動(dòng)，致使導(dǎo)葉聯(lián)接板銷釘脫落的事故。第十，調(diào)試初期抽水蓄能電站有主軸頂起和工作密封燒損的問題，有的是由于工作密封設(shè)計(jì)原理與抽水蓄能機(jī)組工況轉(zhuǎn)換不符。還有因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的材料剛度未達(dá)標(biāo)，比如在水導(dǎo)軸承蓋上密封布置的機(jī)械強(qiáng)度，除此之外還有因密封環(huán)材料的剛度不達(dá)標(biāo)。

3抽水蓄能電站的機(jī)電施工中存在的主要問題

對(duì)于機(jī)電施工過程中，有以下問題值得研究與探索：

第一，安排與組織機(jī)電安裝技術(shù)人員：土建標(biāo)施工存在缺少機(jī)電方面專業(yè)人員的問題，為滿足工程又好又快的目標(biāo)，需以點(diǎn)帶面，進(jìn)行高效率施工，選一些技術(shù)能力強(qiáng)和有領(lǐng)導(dǎo)能力的技術(shù)人員是最有力的解決方法。

第二，對(duì)圖紙和技術(shù)文件進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)與了解，組織技術(shù)人員交流，使施工人員對(duì)工程有大致的了解與認(rèn)識(shí)，明白輕重緩急，掌握常識(shí)性的技術(shù)質(zhì)量知識(shí)。在施工中掌握主次，循序漸進(jìn)，瞄準(zhǔn)重點(diǎn)，把握住關(guān)鍵部位。就能在安裝工程質(zhì)量與機(jī)電埋設(shè)上有強(qiáng)力保證。

第三，通過對(duì)施工技術(shù)方法的指導(dǎo)實(shí)踐和編寫，來(lái)確定施工方案的編撰，對(duì)于工程專業(yè)人員的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最終確定符合本工程設(shè)計(jì)的規(guī)范要求，而且在施工中嚴(yán)格實(shí)施和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工。第四，施工過程中提高隊(duì)伍素質(zhì)，掌握質(zhì)量。雖然機(jī)電施工專業(yè)技術(shù)人員充足，工作接觸多。但是干好本職工作的同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)一些問題，如一塊規(guī)格很精密的埋件，測(cè)量誤差符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在許多根鋼筋固定在鋼筋網(wǎng)上時(shí)，遺漏了鋼筋網(wǎng)的物理因素等客觀原因，或者在澆筑時(shí)由于混凝土的下料受力不均勻致使的變形，在混凝土澆筑完工后，誘使埋件超出誤差的范圍。出現(xiàn)此問題是加固生根未在混凝土或穩(wěn)固的巖石的基面上。

4避免安裝和施工中出現(xiàn)的問題的策略

為保證工程質(zhì)量需要在前期機(jī)電裝備的設(shè)計(jì)與選型、工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝和啟動(dòng)調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督檢查。在機(jī)電裝備的設(shè)計(jì)、選型時(shí)期，設(shè)計(jì)需從土建施工的角度思考，且需考慮選擇的抽水蓄能電站水利設(shè)計(jì)的參數(shù)是否有利于設(shè)備的加工制造，必須嚴(yán)格按照施工的規(guī)范，監(jiān)督水泵水輪機(jī)埋設(shè)部件的焊接和安裝形位偏差、水泵水輪機(jī)機(jī)輪和倒水機(jī)構(gòu)等部件、機(jī)組推力軸承和導(dǎo)軸承等安裝，還有電氣一次、二次設(shè)備的安裝及機(jī)組調(diào)試的記錄，嚴(yán)格把關(guān)認(rèn)真做記錄。為保證機(jī)組設(shè)備正常運(yùn)行有以下避免事故的策略：

第一，抽水蓄能電站在站址選擇之初應(yīng)為水利設(shè)計(jì)創(chuàng)造良好條件，需設(shè)計(jì)方土建和機(jī)電多聯(lián)系和交流，為機(jī)組水力設(shè)計(jì)提供適合的工程參數(shù)。運(yùn)營(yíng)單位已掌握了抽水蓄能電站運(yùn)行的寶貴經(jīng)驗(yàn)，借鑒已建電站的建設(shè)與機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在建設(shè)期間就應(yīng)該為生產(chǎn)運(yùn)行考慮。

第二，在不同工況換轉(zhuǎn)時(shí)水泵水輪機(jī)與發(fā)電電動(dòng)機(jī)受力情況變化大，設(shè)計(jì)方需要對(duì)相關(guān)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行合理有效的計(jì)算和分析，盡可能地躲開機(jī)組振動(dòng)頻率，以確保機(jī)組穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。并且制造商對(duì)蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)葉、頂蓋、主軸和軸承體、控制環(huán)、機(jī)座、大軸、轉(zhuǎn)子、上下機(jī)架等器件進(jìn)行針對(duì)性的剛強(qiáng)度分析與計(jì)算機(jī)有限元的運(yùn)算。

第三，機(jī)電安裝監(jiān)理需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)，而且重要焊縫需現(xiàn)場(chǎng)探傷；機(jī)電監(jiān)理的質(zhì)量監(jiān)督報(bào)告實(shí)時(shí)匯報(bào)應(yīng)包括設(shè)備部件與材料到達(dá)工地的檢驗(yàn)情況，還需要對(duì)壓力容器和管道等器件按照規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓力試驗(yàn)；對(duì)絕緣部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝的電氣試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)。對(duì)于有問題的結(jié)構(gòu)部件可以讓制造商給予技術(shù)支持，以此確保機(jī)電設(shè)備的量，還需對(duì)鐵芯疊片和轉(zhuǎn)子磁軛疊片進(jìn)行抽樣檢測(cè)。

第四，工程質(zhì)量的關(guān)鍵是質(zhì)量，質(zhì)量把關(guān)是措施。監(jiān)督技術(shù)措施的實(shí)施是質(zhì)量管理的重點(diǎn)任務(wù)，考核工程的質(zhì)量，在重要的質(zhì)量問題上不妥協(xié)，次要的問題一略帶過，把握過程管理，不要簡(jiǎn)單的質(zhì)量把關(guān)。應(yīng)將技術(shù)和質(zhì)量有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，過程控制與質(zhì)量把關(guān)協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來(lái)，關(guān)鍵是施工過程的控制。機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)埋設(shè)和安裝工程，劃分在土建標(biāo)段里施工。這樣在施工中，加強(qiáng)了承包商統(tǒng)籌安排資源，合理組織施工，避免施工干擾，加快施工計(jì)劃。

第五，機(jī)組的啟動(dòng)調(diào)試是設(shè)施設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的重要考核，在啟動(dòng)調(diào)試前需要制定調(diào)試章程，根據(jù)合同與規(guī)范操作以進(jìn)行各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)�？紤]到抽水蓄能電站的特點(diǎn)下列試驗(yàn)需要進(jìn)行：（1）動(dòng)平衡試驗(yàn)是蓄能機(jī)組應(yīng)在兩個(gè)不同的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)試驗(yàn)；（2）機(jī)組熱運(yùn)行試驗(yàn)是在熱運(yùn)行過程中檢測(cè)推力軸承和各導(dǎo)軸承以及鐵芯的溫度是不是穩(wěn)定，檢查上下機(jī)架和定子鐵芯以及頂蓋等器件的振動(dòng)是不是達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；（3）過速試驗(yàn)即按照調(diào)試規(guī)范，在完成了動(dòng)平衡和熱運(yùn)行試驗(yàn)后進(jìn)行機(jī)組過速試驗(yàn)；（4）甩負(fù)荷試驗(yàn)即測(cè)取機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，有發(fā)電甩負(fù)荷試驗(yàn)和水泵斷電試驗(yàn)兩部分；（5）球閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)即是檢查球閥在帶水流的情況下能否可靠關(guān)閉；（6）機(jī)組黑啟動(dòng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)是蓄能機(jī)組重要的功能。大多數(shù)電站應(yīng)用了機(jī)組帶線路零升，設(shè)置的監(jiān)控上面有線路充電的程序，帶線路充電目的是檢查線路電容電流會(huì)不會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁；（7）無(wú)功進(jìn)相試驗(yàn)即檢查電機(jī)的勵(lì)磁回路以及定子鐵芯端部是否過熱；（8）緊急工況轉(zhuǎn)換試驗(yàn)即檢查監(jiān)控的轉(zhuǎn)換程序。

5結(jié)語(yǔ)

質(zhì)量和安全是生產(chǎn)與工程中關(guān)鍵的問題，在抽水蓄能電站機(jī)電安裝中要保證質(zhì)量對(duì)各個(gè)階段的質(zhì)量嚴(yán)格把控，而啟動(dòng)調(diào)試是對(duì)機(jī)組性能的重要檢查。需要設(shè)置合理的項(xiàng)目管理責(zé)任崗位，落實(shí)各個(gè)職位的目標(biāo)和任務(wù)，既要保證工程安全順利進(jìn)行，又要確保質(zhì)量規(guī)格符合規(guī)范。機(jī)組運(yùn)行初始階段需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，來(lái)確保抽水蓄能電站的機(jī)組可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，并且按照電網(wǎng)要求來(lái)運(yùn)營(yíng)。