水利枢纽工程机电传动装置技术研究

 摘要：文章对水利枢纽工程中机电传动装置技术影响因素进行了分析，在此基础上，对机电设备的传动技术进行优化，旨在不断的提高水利机电设备的施工质量和安全系数。

关键词：水利工程；机电设备；安装与维修

1异步电动机的运行性能和工作特性

高压三相异步电动机的定子，从电力网吸收电能，并将电能转换成机械能。最后，机械能通过杆轴输出到给水泵，使水泵完成传动的过程。通过分析，异步电动机的性能优势由下述参数决定。1.1电动机效率参数。效率=P2/P1×100%（即，输出功率P2和输入功率P1的比）。同样的负荷条件，电动机的效率越高，能源的利用率越高，越省电。因此，电动机的效率是需要在固定负荷条件下，在符合相关规定和要求前提下，发挥电动机更大的效率。

1.2电动机功率参数。设备功率对于电气设备的利用率有着非常重要的影响。电动机运转时，它不仅能够从电源吸收有功功率，而且还吸收了无功功率。所谓低功率，就表示设备运行中从电源吸收更多的无功功率，增加电力网的负荷，降低机器的利用率。水利枢纽的电动机的力率约为0.8，未能满足相关标准和要求，所以，选择使用了并联高电压电容器的无功补偿技术，以此提升功率。1.3电动机启动扭矩参数。初期的启动扭矩，它直接与电动机的正常启动相关。

1.4电动机启动电流参数。太大的启动电流，可能会导致电源线的电压下降过大，降低电压，影响电动机的使用寿命以及正常运转。

1.5电动机最大与最小扭矩。由上可知，相关技术指标是在电动机设计时的综合考察以及计算来获得的。当电动机实际运行时，还应测试以及检查。就异步电动机的运行特性来分析，当异步电动机在额定电压下运行能够得到各项性能指标与输出功率之间存在的关联性，我们称其为工作特性，并通过对电动机的实际运转状况进行判定。泵站的启动会使得电压下降，在相关规定中，要求此时电压下降不应该大于定格的10%，同时，启动电流不能够大于输电网的过载。在泵站启动时，需要能够满足电动机本身的特性需求。如果能够满足这些前提，那么高压的异步电动机通常会选择运用全压启动，并通过机械手段对其进行制动。在某种情况下，水利枢纽泵站也会选择使用同步电动机，然而，需要注意的是，同步电动机传动系统中涉及到非常复杂的励磁装置。

2机电传动装置稳定运行的条件

在水利泵站的传动装置中，为了保证相关设备和装置的正常运转，首先必须要确保电动机与水泵保持统一的机械特性，保障其正常运行。第一，系统要实现匀速运行；第二，系统如果受到外部干扰，导致其运转速度发生变动时，要在去除这些因素的影响后，确保其能够依旧保持正常运转。电动机与水泵系统能够实现稳定运行，有如下基础条件。

2.1水泵的扬程曲线以及机械效率特性曲线水泵的扬程曲线和水泵的机械效率特性曲线有交点，如图1所示。图1异步电动机的运行性能以及工作特性

2.2速度比与平衡点如果速度比与平衡点对应的速度较大的时候，也就是说，当外部干扰导致速度增加时，速度比应该小于平衡点对应值。如果去除外部因素影响，速度比小于平衡点对应值，当速度小于与平衡点相对的速度时，速度比大于平衡点对应值，即当外部干扰因素导致转速出现下降，这种干扰消除之后，速度比应该大于平衡点对应值，这种特性调整是电气机械传输系统的最佳工作状态。

3水泵的运行调节

某水利枢纽泵站中包含3台竖井式贯流泵，各个泵进行单列设置，泵距离机组中心的距离为8.2m，电动机和水泵之间经由齿轮来实现动力传动。水泵依赖于液体的旋转阻塞的动态作用，将能量连续地传递给液体，增加其运动能量，然后，将一部分运动能量转换成压出室的压力能量，并使得液体实现排出。基本参数为：一是，流量，指的是单位时间内经由水泵的水的总量，其计量单位通常为m3/s，在该水利枢纽中其流量为20m3/s；二是，扬程，指的是单位重量液体流经泵站期间所能够获取的能量；三是，转动速度，指在泵轴的部分的旋转数，单位r/min；四是，有功功率，指每秒为单位液体流过水泵所能够获取的能量；五是，效率，有功功率和轴功率的比。在水泵实际的运转过程中，如果需要的流量发生变化的话，那就必须要被调节。由于水利泵站是用异步电动机驱动的，因此，为了使泵的速度变化而改变特性曲线，经常使用可变速度调整，改变其动作点，达到使流量变化的目的，这样就能够节约电能。

4机电传动装置的运行维护及保养

为保证机械和相关设备长期处于最好的工作状态，长期的设备维保非常有必要。在长期工作和日常检查之后，相关工作人员总结了以下的工作经验。4.1需要保持电动机周围环境优异性。电动机的外壳应该是处于无尘无垢状态，严格防水，避免其粘结油和灰尘，保持其运转的流畅度。另外，接线盒要进行防潮处理，螺栓要处于紧固状态，一旦发现零部件出现损坏，须及时进行维护和更换。4.2定期检查电源的电压和电流的变化。一般来说，电动机的动作电压是定格电压（+5%），三相电压的差不超过5%，各相电流的不平衡不超过10%，应该严格地防止相位切断动作。

4.3定期检查电动机的温度上升状况。一般的温度计测量的温度上升，不能超过最大的允许值。

4.4杂音和气味的监测。正常的电动机运行必须处于平衡状态，没有其他杂音，外部的轴承应处于很好的密封状态，工作期间，其声音、气味、振动和传达装置必须被监测和分析。

4.5将卷线的绝缘。电阻用欧姆表定期测量卷线的绝缘电阻有必要在0.5MΩ以下进行干燥处理。在卷线的隔热性恶化的情况下，使用隔热性涂料，通过干燥或交换绕组来提升其绝缘性能。

4.6轴承监测。轴承需要定期交换，定子和转子之间的间隙必须均匀。如果轴承松紧而出现疲劳，那就必须定期更换（一般来说，滑头轴承不可超过1000h，转型轴承不可超过500h）。

4.7电机操作电动机的合理操作，安全性、可靠性和寿命长是重要的条件。任务人员，必须每天的检查记录。

4.8水泵维护。泵的维护是很重要的。如果泵在运行中出现振动，那么必须要找出原因，泵的振幅减少必须根据需要调整。寒冷期泵配件的冻结，也应该要注意。

4.9加强水利工程机电设备安装。与工程土木建设的协。调实施在施工前，须制定科学的安装组织实施方案，从而对机电设备安装与土建之间的矛盾进行有效地解决和处理，设计人员与施工人员应加强沟通与交流，使设计与施工之间更好的契合，实现水利工程机电设备安装与土建的协调实施，最终提升水利工程项目建设的整体效率和质量。

4.10促进水利工程基础施工阶段的有效配合。促进水利工程基础施工阶段的有效配合，需要机电设备的设计工作者与安装人员加强设计与管理方面的工作，并且全面而系统地规划和计划水利机电设备安装的高度和位置。例如，水利工程中离心泵的安装高度，可按照以下公式来计算：△安装=△动+H实吸式中，△安装为离心泵安装海拔高度，m；△动为井中动水位海拔高度，m；H为水泵实际吸水高度，m。水泵的实际吸水高度H，可按照H实吸=Hs×H吸损×v2进/（2g）×k的公式计算，式中，Hs为离心泵允许吸上的真空高度，m；H为进水管路损失扬程，m；v为水泵进口处流速，m/s；g为中立加速度，m/s；k为安全系数。此外，水利工程建设单位应提升基础施工环节的准确性与系统性，为后期机电设备的安装提供有力保障，从而提升机电设备安装和管理的质量。

5结语

综上所述，机电传动装置在水利枢纽运行多年来，已经展现出了其本身非常显著的优越性能，对于保障水利枢纽的健康、可靠运行具有重要意义。

参考文献：

[1]张煦，肖晓春，吴志明，等.水利枢纽综合运行管理系统的设计与关键技术研究[J].水电站机电技术，2017，40（7）：52-55.

作者:张学鑫 单位:广东水电二局股份有限公司