探讨水利水电工程机电设备问题

摘 要：水利工程机电设备的质量控制工作对于进一步提高水电工程的效益至关重要，本文对水利工程机电设备运行的质量控制问题进行了初步的探讨。

关键词：水电工程；机电设备；现状

1 水利水电施工的施工特点

水利水电施工是按照设计提出的工程结构、数量、质量、进度及造价等要求修建水利工程的工作。包括施工、施工技术与施工管理等内容。随着科学技术的发展， 水利水电工程施工已成为一门独立的学科。水利水电施工企业是我国水利工程建设中的主力军，在水利工程建设中具有重要地位，是水利工程产品的直接生产者，其主要业务包括水利水电枢纽建设、水工建筑物基础处理、水工金属结构制作与安装、水利水电设备安装、水工大坝工程、水利提防工程、河湖整治等水利水电建设项目。

2 我国机电技术标准体系存在的主要问题

在加快水利工程建设速度的同时，如何保证水利工程的安全运用，如何建立起长效机制对水利工程的安全进行有效控制和合理的评价，都是值得关注和必须思考的主要问题。而机电作为水利工程中直接发挥工程效益的关键部分，随着水利工程建设规模的大幅提升，机电的设计、制造规模也大幅提高。

2.1 涉及的行业、部门太多。缺乏整体协调配合的机制。由于机电的综合性很强，机电设备都是由很多零部件组成，零部件的设计、加工、试验、检测等都由不同的行业、不同部门的不同专业来完成。大多数水利工程的规划、设计、建设和管理都是由水利和电力行业来完成，机电技术的主要标准也来源于水利和电力行业标准，但机电工程中大量的产品质量控制和安全鉴定涉及到冶金、机械、消防、电子等多行业、多部门。如何协调各行业、各部门在制订使用功能一致的机电设备标准上还缺乏强有力的协调机制，造成同一种功能的产品因为使用单位的不同而采用不同的标准设计制造的情况，既不利于产品的规范化、系列化，也会使设计、制造、运行成本增大，造成不必要的资源浪费。

2.2 标准的通用性和适应性不强主要体现在以下几个方面：首先是机电涉及的行业、部门众多。一般情况下各自行业只认同采用本行业制订的标准，即便是使用功能完全相同的设备，方案选择时会因行业的差别而有差异。其次就是多数标准是根据某些机电设备的特性量身制订的，缺乏普遍性和适应性。第三是标准的配套性不够。由于涉及的行业和部门太多，行业、部门的发展不平衡也极易导致标准制订的技术要求存在着诸多的差异。

3 如何进行技术改造

3.1 优化设计。依照先进性、合理性、经济性和特殊性原则，对中小型水电站进行技术改造。根据各个水电站的具体情况，因地制宜进行优化设计。先进性即要择优选用一个性能先进、技术成熟的好转轮和配套性能先进、运行可靠的水轮发电机及其辅助设备；合理性即是要紧密结合和妥善处理水电站的不可变更或不宜变更的制约条件；经济性就是要在有限的投资情况下，增加年发电量，提高水电站的经济效益；特殊性是特殊问题用特殊办法处理。

3.2 提高发电水头。利用新技术因地制宜，在原有挡水建筑物顶部安装橡胶坝、自溃坝及水力自动翻板闸门等，以提高河道非行洪时段的发电水头，同时也增加了发电水量，从而达到提高机组出力，增加发电量的目的。

3.3 增加流道过水流量。20世纪90年代以前生产的轴流式水轮机转轮叶片，与水平面最大夹角为15°，限制了较大流量的通过。90年代以后生产的ZDT03系列转轮，其夹角可以达到30°（根据不同情况，可选用20°，25°，30°等），可以较大程度地提高机组过水流量，从而提高其出力。新和电站1号机组1998年率先使用这种转轮，单机出力从1150kW增加到1350kW（设计单机容量为1250kW），该机组年发电量从450万kW·h提高到520万kW·h，经济效益十分显著。

3.4 改造发电机励磁系统。在早期，中小型水电站的发电机大部分是采用双绕组电抗分流励磁系统，运行中普遍存在无功不足、无功振荡等现象。对于此类问题，采取减小分流变阻器阻值的方法可以扩大励磁调节范围。实践中，一般减小励磁绕组电阻值的1.5倍～2倍时效果最佳，发电机空载电压调节范围可以从原来的40V左右提高到80V～100V，大大提高了励磁系统的增励容量，降低了发电机的功率因数，从而得到较大的无功输出，使机组的运行稳定性和电能质量得到了显著的改善。

3.5 做好水轮机输水系统的调保计算。水轮机输水系统对于中小型水电站改造十分关键，尤其是一管多机的引水式压力输水系统，应当从水力和调节保证参数两个方面进行核算。水力核算即是对水轮机输水系统的过流量和水头损失的数值关系进行核算，并绘制水头损失与流量关系曲线，以分析选定最大允许的水轮机额定水头和设计引用流量。调节保证核算就是从机组运行特性和输水系统水力特性两个方面来核算机组运行的过渡过程中可能发生的最大水压力及最大转速升高值，并检查前者是否在水轮机输水系统设计水压力的范围内，以确定采取加固补强措施的合理性和可能性。

4 水利水电工程施工过程中的应对策略

4.1 工程施工前准备阶段的协调配合。在工程项目的施工图设计阶段，由机电安装专业的设计人员对土建结构设计提出自己的技术要求，如：主机组地脚螺栓的孔洞预留、穿墙管道预埋、通风设备构件预留、电气设备和线路的固定件预埋及电缆孔洞预留等。这些技术要求必须在土建结构图中反映出来。土建施工前，机电安装人员会同土建施工技术人员共同审核土建和机电专业的施工图纸，以防遗漏和发生差错。机电安装工人要有一定的土建知识，以便能看懂包括结构预留孔洞图等土建施工图纸，及时了解土建施工进度计划和施工。

4.2 施工方案的协调配合。土建与安装的施工方案有时相互矛盾，相互影响。如土建在进行砼浇注时与安装进行的预埋部件、预留孔洞要求位置准确，而立模、砼浇筑、振捣工序又会使预埋预留位置偏移；主机组安装调试工作要求环境安静清洁，而现场往往交叉土建工程的室内外装饰工程施工、工程机械的作业等，这就要求土建与安装在拟定各自施工方案的同时，要考虑对方的施工内容及程序，相互协调配合好，才能保证施工质量和施工工期。

4.3 交叉施工的协调配合。由于水利水电工程多是年前或汛后开始施工， 一般要求汛前完工，因此工作量大，工期短，土建与安装部分都要加班加点，争取时间，保证工期，交叉施工作业不可避免。如芜湖某泵站的侧翻式拍门应在土建封压力水箱顶板前放到位，否则要从防洪门通过箱涵运到安装现场，费时费力。当遇到工种交叉作业需要牺牲一定工期时，还需要项目经理或者业主的协调安排。如机组安装时就要求场地要干净、空间大，有时还要求安静无风（机组校核同心时）、无灰尘等特殊条件（主机组安装时），所以土建在厂房内的施工就会影响到安装。

5 结语

水利水电工程的施工包括土建工程施工和机电安装工程施工，两者之间要相互协作，相互配合，才能在确保施工质量和安全的同时保证按期完工。总之，应根据工程的实际情况，制定切合实际的施工方案，处理好施工过程中的各种关系，相互配合，按质按量按时共同完成施工任务。

参考文献

[1] 李启章.提高大型水电机组的运行稳定性[J].贵州水力发电，2002.

[2] 徐纪方.水力机械强度计算[M].北京：机械工业出版社，1989.