简述水利水电工程机电施工的常见问题及改进措施

王彦文

中国水利水电第八工程局有限公司 湖南 长沙 410004

前言

近年来，国家不断加大对基础设施建设的投入力度，作为惠民的水利水电工程，也受到了国家的高度重视，在各类优质工程不断涌现的同时，水利水电工程机电技术也取得了长足的进步。与此同时，在机电设备施工过程中也存在着以下一些问题。

1 水利水电工程机电施工的常见问题

1.1 机电设备方面

（1）水轮机型号选择不当。水轮机型号的选择主要是受水头的影响，水轮机的系列型谱主要有轴流式、混流式、ZD760型和水斗式水轮机等。由于目前水轮机的型号较少，在实际施工中，受水利项目工程概况或成本费用等原因的影响，可供选择的机型更是有限。因此，在中小型的水电站工程中，只能采用相近的转轮进行套用，此时为了满足设备的正常运转，就需要提高机组性能参数。同样，设计技术的差异也会造成水轮机转轮的直径及额定转速选择不当。

（2）水轮机设计水平较低。随着国家对环境保护力度的不断加大，水轮机逐渐发展成为水利水电工程中所必不可少的设备之一。然而，由于水轮机结构复杂，工序较多，其结构设计要求相对严格，同时，目前尚有很多老旧型号水轮机仍在使用，其更新和改造速度相当缓慢，与国外技术先进的国家相比，设计水平尚有较大的提升空间，这些主要源于水轮机加工质量相对不高，性能相对较差，从而造成设备工作效率不足等问题。

（3）水轮发电机可靠性不高。为了保证水轮发电机组处于稳定、良好的工作状态，不出现因事故导致停机现象，在一些中小型水电站中，由于发电机组运行年限较长，对一些经常易发事故的设备更新不及时，定期检修与维护工作不到位等原因，造成发电机定子及转子老化严重。另外，水电站工作人员玩忽职守，履职意识较差等，也加大了发电机运行的安全隐患。并且，有的水轮发电机，由于制造以及安装质量较差，使发电机的可靠性能不高，导致水电站经常出现烧瓦事故。

1.2 机电安装方面

（1）施工预留孔洞存在偏差。在进行机电设备的安装时，技术人员的作业能力是确保相关技术得到落实的关键。然而，在实际施工中专业技术人员的匮乏，致使定位尺的基准线经常出现偏差，从而造成预留孔洞出现尺寸和位置偏差，主要涉及到预留孔洞的大小、孔洞位置尺寸的偏差和同心度方面[1]。尺寸产生偏差的原因与支撑模板的质量直接相关，因为在水利工程施工中，大量的使用混凝土，支撑模板将受到挤压力，若挤压力超出模板的承受范围之内，支撑模板将会产生变形，从而引起预留孔洞出现尺寸偏差。位置尺寸的偏差一般受到人为因素的影响较大，因为在工程施工中，测量仪器没有校正或放样人员的操作不当，也会导致孔洞的定位和同心度出现人为偏差。

（2）电缆孔洞预留不合理。在水利水电各结构工程施工中，电缆纵横交错，错综复杂多样，实际施工中，多留或少留电缆孔洞现象时有发生，在遇到弯道较多和转弯角度比较大的地方，就要对电缆的实际直径和尺寸进行反复核算，而在实际工作中，经常出现电缆预留孔洞或设计不合理的情形，导致了电缆通过相对困难，加大了工作的难度。

（3）预埋件漏装。由于机电设备自身重力原因，在施工现场安装就位后，基本难以直接进行施工作业，只能采用托、吊等组合方式进行，所以在水利工程主体结构混凝土施工时，就需要预埋好相应的吊钩或托、吊装圆环等设施。若如漏装，将会给机电设备的安装，后续机电设备的检修、保养等作业带来不便。因此，在土建施工过程中，必须严格按照规范要求进行，施工时紧密结合设计图纸，在混凝土强度达到70%的规范要求，才能进行下一道工序的施工。

（4）设备基础尺寸、标高、位置出现偏差。在水利机电项目施工中，机电设备的基础尺寸、标高、位置等经常出现偏差。如在机组设备标高上，就会因主体结构与机械设备专业的设计图纸不同而产生偏差，在机械设备专业图纸上，一般都会标定设备基础底板的高度，设备与基础之间的垫板的厚度；而土建结构施工设计图中对垫板的规格、尺寸一般不会进行标注，在进行机电设备等承重梁的配筋布置时，通常也忽略了设备基础施工中与垫层相关的影响因素，以致经常会出现机电设备安装就位时实际高程与设计高程存在明显的偏差[2]。

2 水利水电工程机电施工问题的改进措施

2.1 机电设备方面

（1）优化设计。机电设备是保证水利水电工程效用稳定发挥的重要依据，所以，相关设计人员要以合理性、先进性及经济性为原则，对机电设备与技术不断的进行更新改造，以不断提高机电设备设计的质量，满足水利工程设计需要。同时，在优化设备设计时，要充分利用各优势资源，严格控制成本费用，因地制宜，不断提高设计的适用性，保证经济效益的最大化。

（2）增加流道过水流量。目前传统轮流式水轮机转轮叶片在很多中小型水电站仍广泛采用，该设备不足之处是对过水量有着一定的限制，随着技术的不断更新和完善，技术人员对转轮技术多方式进行更新改造，调整了转轮叶片与水平面的高度，增加了流道过水流量。通过对水轮机转轮叶片的技术改造，调高发电水头，提高机电设备的发电量，从而带动了发电机的工作效能的提高。

（3）改造发电机励磁系统。目前，因双绕组电抗分流励磁系统存在功率不足和无功震荡等问题，严重影响了发电机的工作效率，为有效改进该系统在运行过程中的不足之处，充分改造优化发电机励磁系统，针对大部分水电站中发电机工作实际，可适当减小分流变阻器阻值，以实现扩大励磁调节范围的效果。实践证明，减少励磁绕组阻值的1.5～2倍，可达到最佳的效果，发电机空载电压调节范围从原来的40V左右提高到80～100V，以此提高励磁系统的增励容量，降低发电机的功率因数，从而使机组的运行稳定性和电能质量得到了显著的改善[3]。

（4）做好水轮机输水系统的相关计算。作为中小型水电站改造的关键环节，水轮机输水系统尤为重要，尤其是一管多机的引水式压力输水系统，在实际技术应用中，应当从水力和调节保证参数两个方面进行核算，水力核算主要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；调节保证核算主要是从机组运行的过程中可能发生的最大水压力，并检查前者是否在水轮机抽水系统设计水压力的范围内。

2.2 机电与土建协调配合方面

（1）做好两者施工方案的对接。为了保证土建施工与机电设备安装工序的衔接性，有效缓解两者施工组织方案之间相互冲突和制约的现象，必须做好两者施工方案之间的协调配合工作，在施工前必须对预留预埋人员进行技术交底，对图纸进行会审，与设计单位保持沟通联络，机电安装技术人员将所要预留的孔洞槽位、预埋管件、工艺管线位置及走向等，在施工图纸进行显著的标注，并在施工方案上各种管件的数量、规格等提交给土建施工方，以便土建工程施工时进行代留，并在支模时由土建人员配合埋入。同时也要请设计单位人员到现场进行核查，机电设备厂家人员到施工现场进行确定。以此，可有效避免因机电设备型号或规格变化等原因，导致相关机电设备与预埋管件不符而出现返工的情况。

（2）做好施工现场的协调配合。在水利水电工程基础设施施工阶段，机电设备安装和土建施工专业技术人员应充分的进行沟通，多方面的进行协调与配合，机电设备技术人员广泛的参与到土建工程施工管理和协调中，针对机械设备的吊装所需要的预埋部件以及大直径电缆管线管道的预埋施工等，需要专业的机电设备人员与土建施工技术人员做好技术交底。另外，在土建基础施工中，管道支架和电缆线路桥架等预埋部件的安装施工，也要在土建主体结构模板架设之前进行。

（3）做好交叉施工的协调与管理。针对机电设备安装和土建工程施工工艺复杂、组织协调困难、相互配合要求难度高以及施工时交叉作业频繁的特点，因此，就要求相关技术人员必须结合施工现场的实际情况，做好机电设备安装工程和土建工程的协调管理，以及配合服务任务的分解，对任务进行具体的安排，确保管理职责落实到人，保证各专业工程的协调管理及配合服务工作符合合同的要求。同时，能有效减少交叉施工状态的不安全因素，提高工程施工质量，加快工程施工进度。

3 结束语

水利水电工程中应用的机电设备较多，交叉作业频发，随着“四节一保”工作理念的推进，必须加大对机电设备进行更新改造的力度和机电设备运行的管理，加强机电设备的安装和土建工程施工的协调配合，对可能出现问题及早进行预防，加强相关衔接点和关键点的管控工作，以发挥水利水电工程的最大效能，创造更大的经济和社会效益。