论文部分内容阅读
【摘 要】 水利水电工程中，机电设备所占比例较大，设备安装与管理也是工程施工重点，需要施工单位提高重视。本文对水利工程机电设备安装与运行的特点、常见设备安装及维修进行了分析和探讨。
【关键词】 水利工程；机电设备；安装；维修
就安装和管理的定义来说，机电设备安装隶属于机电设备管理的范畴，是机电管理的其中一部分内容。机电管理包括对机电设备的安装、维修、检修、保养等进行管理，管理工作开展得越好，机电设备的安装质量、检修质量便越有保障，反之，机电设备的安装质量以及运行安全就会受到影响。因此在水利水电工程施工中，一定要做好机电设备的安装，同时强化设备管理，采取有针对性的措施解决好一切问题，为机电设备安装质量提供有力保障。
1 水利工程机电设备安装与运行的特点
由于我国当前的水利工程正处在大规模发展的阶段，对于其设备的安装往往为了保证工程的如期交付而过于强调安装效率，而对于安装过程中各个关键流程的处理反而存在不到位的现象。当安装调试完毕，进入正常的生产运行之后，常常又因为注重生产而令生产时间排程过多地占用了维护维修的时间。由于水利设备需要超长时间运行的特点，而本身又要承受水流沖击、泥沙磨损，设备运行的环境比较恶劣，正常运行状态下机械的磨损就很大。如果维护时间被过多缩短的话，设备的磨损与故障率将变得更大。在严重的情况下，甚至会使机电设备提前损坏，威胁到整个水利工程的可靠性与安全性，这不管是对于水电等能源生产还是农业的灌溉生产作业都是不利的。
水利水电施工中的机电设备安装主要具有四大特点，分别为施工难度大、安装强度高、精度要求高以及交叉作业多。
1.1难度大，技术水平要求较高
机电设备安装难度较大，主要原因在于部分设备的体积较大，而工程施工面积有限，设备安装很容易受场地面积影响，导致不同专业交互施工，造成施工混乱。如金属构件焊接与土建施工发生冲突，给设备安装制造麻烦等。
1.2设备安装强度高
机电设备安装强度主要指设备的安装量。近几年，随着国内水利水电工程的不断进步与发展，水利水电工程的建设规模持续扩大，引进并应用了多种机电设备，最终导致机电设备安装强度越变越高，设备安装工作量也越来越大。
1.3安装精度高
机电设备的安装精度和技术要求都比较高，比如发电机组，其安装误差都有着严格的要求，必须将水轮机组的安装误差控制在允许范围内，不能超过。水轮发电机组的安装误差通常以1/100mm计算。
1.4交叉作业多
交叉作业多是机电设备安装特点之一。就水利水电工程的施工流程来说，机电设备安装一般处于施工后期，即土建结构施工完成后再实施机电安装。而这个阶段的水利水电工程已经初具模型，相关单位为了能早日实现工程投运，往往会抓紧工期，在安装设备的同时开展其他专业的工作，进而造成工序交叉，一旦出现问题，设备安装质量将受直接影响。
2 一些常见机电设备的安装
使用水利工程建设中，机电设备的一般安装步骤为：基座施工—设备验收及安装准备—设备安装及试车。首先在基座施工前要对现场进行实地勘察，根据布局需要，确定基座布置。然后，要对购买的机电设备进行全面的检查，核实各组件、配件是否完备。之后，再由专业的技术人员负责设备的安装。安装过程中，如果需要高空作业等，必须按照安全操作准则，避免出现安全事故。以下对在水利工程中应用较多的离心泵、异步电动机的安装使用状况作简要介绍。
2.1水利工程中离心泵的安装
离心泵和其他类型的液泵相比，安装、检修与保养都比较方便，故广泛地在农业水利设施中应用。其工作原理是利用高速旋转的叶轮带动泵内的水流流速提高，根据流体力学我们可以知道液体的流速与压强是成反比的，流速越大流体的压强越低，流体就会从压强高处流向压强低处。只要离心泵流速差产生的压强大于某一定高度差重力产生的压强，流体就能流向一定的高处。离心泵的安装要根据科学的计算来确定，一般情况下，离心泵的安装高度可以按照下式计算：
Δ安装=Δ动+H实吸
式中：Δ安装—离心泵安装海拔高度，m
Δ动—井中动水位海拔高度，m
H实吸—水泵实际吸水高度，m
水泵的实际吸水高度H实吸按下式计算：
H实吸=Hs﹣H吸损﹣v2进/（2g）﹣k
式中：Hs—离心泵允许吸上的真空高度，m
H吸损—进水管路损失扬程，m
v进—水泵进口处流速，m/s
g—重力加速度，m/s2
k—安全系数，一般取0.5～1.0m
完成离心泵的安装后，在使用中，如果吸入泵中的水的泥沙含量过高对于泵内叶轮的等部件的磨损会十分严重，吸入管路下端滤网的安装一定要注意，应该要防止由于滤网安装不够可靠，导致直径过大的泥沙颗粒进入泵内，而加速机械损耗。
2.2水利工程中异步电动机的使用
异步电动机又称为“感应电动机”。其工作原理是通过定子产生的旋转磁场与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流在定子磁场里，产生电磁转矩，使转子旋转。由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，所以电动机在异步转速中能够维持较高的转矩。异步电动机的关键部件包括：定子绕组、转子绕组、铁芯、转轴、轴承、风叶等。由于水利工程中长时间的作业特点，对于定子绕组、转子绕组的配合要求较高，否则就会由于磨损在长时间作业中使用寿命缩短。转轴与轴承等部件的磨损也比一般工业应用中来的更快。冷却风道、冷却风管应保持通畅，避免粉尘进入其中影响风叶的散热效果。
3 常见机电设备易出现的问题及处理方法 3.1离心泵汽蚀现象
由于地下水位的下降，离心泵吸程均有增大的趋势。如果水泵长期在水位不稳定的条件下运行，很容易发生汽蚀。离心泵运行时，在叶轮进口处会形成真空。当真空度达到一定值时，水很容易由于低压而汽化产生汽泡。汽泡随水一起进入叶轮，进入泵内高压区时汽泡会受到挤压并且破裂，周围的水会以极高的速度和频率向汽泡中心冲击，产生很大的局部冲击力，打击叶轮表面，使金属表面疲劳剥落，形成蜂窝状孔穴，从而造成离心泵的汽蚀现象。如水泵产生汽蚀，在檢修时可见到叶轮表面有蜂窝状孔穴。当水泵在汽蚀状态下运行时，水泵效率明显降低。由于未破裂的汽泡随水流入出水池，可以在出水池内看到有汽泡；若靠近水泵，可听到水泵发出较为清脆的气泡破裂的声音。这些都可以作为判断离心泵汽蚀的依据。防止汽蚀可以通过调整安装高度，避免高于极限安装高度的“吊泵”现象出现，可以根据2.1中的公式对极限安装高度进行基本的计算，并适度选取安全高度。另外应尽量保证入泵水流的方向平顺。
3.2异步电动机的故障
在水利机电设备运行中，异步电动机常见故障一般有机械故障和电气故障，其中机械故障的维修方法较为简单。由于定子、转子铁芯由于装配不善，摩擦而导致的机械故障，可将用适当车削转子。与对于轴承、转轴等由于机械磨损而导致的故障，应及时更换相应的零配件。电气故障以电刷、定子绕组等导电部分为主。判断故障时，设备维护人员应当要了解该电动机的型号、规格、使用条件、使用年限等基本信息，对于电动机在发生故障前的实际运行情况也要进行细致的了解，在现场判断故障的过程中，要向操作人员多询问，对电动机的运行故障进行合理的判断。维修电动机时，必须由专业的技术人员进行相关操作，采用仪表进行测量或观察寻找故障的具体位置，在安全断电后，将机器拆开并及时进行维修，出现漏电现象的电动机则要对线路板、导线和连接线路等进行逐一检查。
4 结束语
综上所述，在水利工程施工建设和运营维护中，应当高度重视机电设备的安装与维修管理。对于机电设备的安装，必须严格按照相关操作规程和技术规范执行，同时加强对其运行状态的监控，一旦发现各种运行故障，应当采取行之有效的维修方法，以保障设备的长期平稳运行。
参考文献：
[1]赵凤勤，徐海亮，解传典.试论水利工程机电设备安装与施工管理优化策略[J].黑龙江水利科技，2013；41（8）：195-196.
[2]吴志强.大中型水利工程机电设备常见问题探讨[J].河南水利与南水北调；2012（14）：73-74.
【关键词】 水利工程；机电设备；安装；维修
就安装和管理的定义来说，机电设备安装隶属于机电设备管理的范畴，是机电管理的其中一部分内容。机电管理包括对机电设备的安装、维修、检修、保养等进行管理，管理工作开展得越好，机电设备的安装质量、检修质量便越有保障，反之，机电设备的安装质量以及运行安全就会受到影响。因此在水利水电工程施工中，一定要做好机电设备的安装，同时强化设备管理，采取有针对性的措施解决好一切问题，为机电设备安装质量提供有力保障。
1 水利工程机电设备安装与运行的特点
由于我国当前的水利工程正处在大规模发展的阶段，对于其设备的安装往往为了保证工程的如期交付而过于强调安装效率，而对于安装过程中各个关键流程的处理反而存在不到位的现象。当安装调试完毕，进入正常的生产运行之后，常常又因为注重生产而令生产时间排程过多地占用了维护维修的时间。由于水利设备需要超长时间运行的特点，而本身又要承受水流沖击、泥沙磨损，设备运行的环境比较恶劣，正常运行状态下机械的磨损就很大。如果维护时间被过多缩短的话，设备的磨损与故障率将变得更大。在严重的情况下，甚至会使机电设备提前损坏，威胁到整个水利工程的可靠性与安全性，这不管是对于水电等能源生产还是农业的灌溉生产作业都是不利的。
水利水电施工中的机电设备安装主要具有四大特点，分别为施工难度大、安装强度高、精度要求高以及交叉作业多。
1.1难度大，技术水平要求较高
机电设备安装难度较大，主要原因在于部分设备的体积较大，而工程施工面积有限，设备安装很容易受场地面积影响，导致不同专业交互施工，造成施工混乱。如金属构件焊接与土建施工发生冲突，给设备安装制造麻烦等。
1.2设备安装强度高
机电设备安装强度主要指设备的安装量。近几年，随着国内水利水电工程的不断进步与发展，水利水电工程的建设规模持续扩大，引进并应用了多种机电设备，最终导致机电设备安装强度越变越高，设备安装工作量也越来越大。
1.3安装精度高
机电设备的安装精度和技术要求都比较高，比如发电机组，其安装误差都有着严格的要求，必须将水轮机组的安装误差控制在允许范围内，不能超过。水轮发电机组的安装误差通常以1/100mm计算。
1.4交叉作业多
交叉作业多是机电设备安装特点之一。就水利水电工程的施工流程来说，机电设备安装一般处于施工后期，即土建结构施工完成后再实施机电安装。而这个阶段的水利水电工程已经初具模型，相关单位为了能早日实现工程投运，往往会抓紧工期，在安装设备的同时开展其他专业的工作，进而造成工序交叉，一旦出现问题，设备安装质量将受直接影响。
2 一些常见机电设备的安装
使用水利工程建设中，机电设备的一般安装步骤为：基座施工—设备验收及安装准备—设备安装及试车。首先在基座施工前要对现场进行实地勘察，根据布局需要，确定基座布置。然后，要对购买的机电设备进行全面的检查，核实各组件、配件是否完备。之后，再由专业的技术人员负责设备的安装。安装过程中，如果需要高空作业等，必须按照安全操作准则，避免出现安全事故。以下对在水利工程中应用较多的离心泵、异步电动机的安装使用状况作简要介绍。
2.1水利工程中离心泵的安装
离心泵和其他类型的液泵相比，安装、检修与保养都比较方便，故广泛地在农业水利设施中应用。其工作原理是利用高速旋转的叶轮带动泵内的水流流速提高，根据流体力学我们可以知道液体的流速与压强是成反比的，流速越大流体的压强越低，流体就会从压强高处流向压强低处。只要离心泵流速差产生的压强大于某一定高度差重力产生的压强，流体就能流向一定的高处。离心泵的安装要根据科学的计算来确定，一般情况下，离心泵的安装高度可以按照下式计算：
Δ安装=Δ动+H实吸
式中：Δ安装—离心泵安装海拔高度，m
Δ动—井中动水位海拔高度，m
H实吸—水泵实际吸水高度，m
水泵的实际吸水高度H实吸按下式计算：
H实吸=Hs﹣H吸损﹣v2进/（2g）﹣k
式中：Hs—离心泵允许吸上的真空高度，m
H吸损—进水管路损失扬程，m
v进—水泵进口处流速，m/s
g—重力加速度，m/s2
k—安全系数，一般取0.5～1.0m
完成离心泵的安装后，在使用中，如果吸入泵中的水的泥沙含量过高对于泵内叶轮的等部件的磨损会十分严重，吸入管路下端滤网的安装一定要注意，应该要防止由于滤网安装不够可靠，导致直径过大的泥沙颗粒进入泵内，而加速机械损耗。
2.2水利工程中异步电动机的使用
异步电动机又称为“感应电动机”。其工作原理是通过定子产生的旋转磁场与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流在定子磁场里，产生电磁转矩，使转子旋转。由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，所以电动机在异步转速中能够维持较高的转矩。异步电动机的关键部件包括：定子绕组、转子绕组、铁芯、转轴、轴承、风叶等。由于水利工程中长时间的作业特点，对于定子绕组、转子绕组的配合要求较高，否则就会由于磨损在长时间作业中使用寿命缩短。转轴与轴承等部件的磨损也比一般工业应用中来的更快。冷却风道、冷却风管应保持通畅，避免粉尘进入其中影响风叶的散热效果。
3 常见机电设备易出现的问题及处理方法 3.1离心泵汽蚀现象
由于地下水位的下降，离心泵吸程均有增大的趋势。如果水泵长期在水位不稳定的条件下运行，很容易发生汽蚀。离心泵运行时，在叶轮进口处会形成真空。当真空度达到一定值时，水很容易由于低压而汽化产生汽泡。汽泡随水一起进入叶轮，进入泵内高压区时汽泡会受到挤压并且破裂，周围的水会以极高的速度和频率向汽泡中心冲击，产生很大的局部冲击力，打击叶轮表面，使金属表面疲劳剥落，形成蜂窝状孔穴，从而造成离心泵的汽蚀现象。如水泵产生汽蚀，在檢修时可见到叶轮表面有蜂窝状孔穴。当水泵在汽蚀状态下运行时，水泵效率明显降低。由于未破裂的汽泡随水流入出水池，可以在出水池内看到有汽泡；若靠近水泵，可听到水泵发出较为清脆的气泡破裂的声音。这些都可以作为判断离心泵汽蚀的依据。防止汽蚀可以通过调整安装高度，避免高于极限安装高度的“吊泵”现象出现，可以根据2.1中的公式对极限安装高度进行基本的计算，并适度选取安全高度。另外应尽量保证入泵水流的方向平顺。
3.2异步电动机的故障
在水利机电设备运行中，异步电动机常见故障一般有机械故障和电气故障，其中机械故障的维修方法较为简单。由于定子、转子铁芯由于装配不善，摩擦而导致的机械故障，可将用适当车削转子。与对于轴承、转轴等由于机械磨损而导致的故障，应及时更换相应的零配件。电气故障以电刷、定子绕组等导电部分为主。判断故障时，设备维护人员应当要了解该电动机的型号、规格、使用条件、使用年限等基本信息，对于电动机在发生故障前的实际运行情况也要进行细致的了解，在现场判断故障的过程中，要向操作人员多询问，对电动机的运行故障进行合理的判断。维修电动机时，必须由专业的技术人员进行相关操作，采用仪表进行测量或观察寻找故障的具体位置，在安全断电后，将机器拆开并及时进行维修，出现漏电现象的电动机则要对线路板、导线和连接线路等进行逐一检查。
4 结束语
综上所述，在水利工程施工建设和运营维护中，应当高度重视机电设备的安装与维修管理。对于机电设备的安装，必须严格按照相关操作规程和技术规范执行，同时加强对其运行状态的监控，一旦发现各种运行故障，应当采取行之有效的维修方法，以保障设备的长期平稳运行。
参考文献：
[1]赵凤勤，徐海亮，解传典.试论水利工程机电设备安装与施工管理优化策略[J].黑龙江水利科技，2013；41（8）：195-196.
[2]吴志强.大中型水利工程机电设备常见问题探讨[J].河南水利与南水北调；2012（14）：73-74.