水下摄像头在水轮发电机组检修中的应用

熊金华，刘晓军

(云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南 江城 654814)

水下摄像头在水轮发电机组检修中的应用

熊金华，刘晓军

(云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南 江城 654814)

云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，运营管理李仙江干流崖羊山、石门坎、龙马、居甫渡、戈兰滩和土卡河六个梯级水电站，机组检修成了公司每年都需要面对的问题。文章介绍了水下摄像头在水轮发电机组检修中的应用，阐述了其优、缺点，对水下摄像头的应用实例及其经济效益进行分析，就水下摄像头的优势进行了展望。

机组检修；水下摄像头；闸门渗漏；应用；优势

0 前 言

云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，运营管理李仙江干流崖羊山、石门坎、龙马、居甫渡、戈兰滩和土卡河六个梯级水电站，机组检修成了我公司每年都需要面对的问题。电厂检修工作必须如期完成。

然而在实际工作中，恢复机组检修安全措施时总是会遇到进水口工作闸门漏水、尾水管检修闸门漏水、闸门关闭和提起受阻等现象，由此严重影响检修工作、延误检修工期、增加了检修成本[1-2]。

经过分析和探索，采用水下摄像头可以及时、有效发现闸门关闭不严、闸门提起受阻、闸门边缘异物卡塞等原因。

它所传递的图像信息可以辅助工作人员正确判断决策、合理争取检修时间，能辅助检修人员及时排除水下故障，保证机组检修工作顺利进行，最大限度地减少因水下堵漏、水下检查等工作所需的开支，为公司节省大量资金[3-5]。

1 布置和恢复安全措施过程中常遇到的问题

检修结束后安全措施恢复过程中进水闸门、尾水闸门提起受阻，致使机组恢复时间被延误。为有效查找上述问题，认真总结公司2008年—2013年16台机组修后安全措施恢复过程，发现常遇到的问题如下：

1)提起尾水检修闸门时抓梁导向筒与闸门定位杆错位，无法完成提门工作。

2)提起尾水检修闸门时抓梁穿销受阻。

3)提起闸门过程中水下钢丝绳缠绕抓梁。

4)在抓梁与闸门穿销过程中出现单边穿销现象。

5)液压抓梁穿销成功，但传感器信号误报等现象。

2 水轮发电机组检修安全措施布置和恢复常见问题的一般处理方法及分析

在多年的水轮发电机组检修过程中上述问题总是不可避免地出现在检修管理人员面前，给检修工作提出了严峻的考验。

很多技术人员也在不断分析和探索，然而却始终没有找到有效的应对措施，通过总结经验，水轮发电机组检修人员针对布置和恢复安全措施过程中常遇见的问题通常采取以下措施：

1)遇到闸门关闭不严出现漏水时，通常反复提、落闸门以及左右移动启闭设备，使闸门重新落到合适位置，从而消除漏点[6-7]。

2)当机组检修后恢复安全措施过程中，遇到尾水闸门启闭机抓梁导向筒与尾水闸门定位杆错位时，常常反复左右移动闸门启闭机和抓梁的位置来重新定位。

3)提起检修闸门时抓梁穿销受阻多表现为抓梁穿销与闸门吊耳错位、销子被卡在闸门吊耳上、单侧穿销成功等现象，遇到此类现象时危险性极大，常常通过反复起落抓梁、反复退销、穿销等方法尝试，此过程中若单边穿销成功且穿销信号异常时操作人员将无法正确判断穿销成功否[8-9]。

此时若轻易提门会造成闸门在门槽中倾斜甚至卡在门槽内，轻则造成启闭设备过载损坏，重则可能引发安全事故。

上述常用的处理方法存在着极大的盲目性，常规处理方法效率低而且容易影响工期，更严重的是出现闸门单边穿销提门、钢丝绳缠绕抓梁提门时引发的安全事故。

此类安全事故的危害性曾经在2008年居甫渡水电厂基建调试期、2007年土卡河基建调试期得到验证。

这些常见问题如果通过一般处理方法解决不了则必须请潜水员，如此一来是费用过高，目前最低费用约为每天2万元，而且潜水服务费用也一直在上涨，就流域公司16台机组如果在检修过程中都遇到上述情况时请潜水员所需的费用可想而知。水电站多处偏远而且交通不便之地，一般潜水员从驻地到电厂所需的时间较长，严重耽误工期。

结合多年来潜水员下水检查的结果分析，在水轮发电机组检修过程中布置、恢复安全措施时常遇见的问题原因主要为：

1)提起检修闸门时抓梁穿销受阻，主要原因是抓梁穿销机构降落位置与闸门吊孔不一致所致，主要表现为抓梁降落不到位、吊孔与穿销机构错位、抓梁左右倾斜等[10]。

2)检修闸门抓梁导向筒和闸门定位杆错位，原因为抓梁前后两侧倾斜使导向桶不垂直，抓梁下降就位后导向桶与定位杆在+Y、-Y向错位，不能正确定位；启闭机停靠位置偏移，加上门槽+X、-X向间隙偏大，抓梁下降到位后定位销与定位杆在+X、-X向出现错位，只要准确掌握具体错位情况并稍加调整即可。

3)闸门漏水多为底水封被异物卡塞所致，主要是闸门下降过程中流道底部的泥沙、石头等杂物未清除，闸门下落后在流道与闸门水封间形成间隙，从而漏水[11-12]。

因此只要准确把握问题之所在便可及时有效地消除障碍，可以争取更多的操作时间，确保水轮发电机组检修工作的顺利进行，甚至可以免去因为请潜水员所需要的大笔开支。

鉴于上述考虑，2012年该公司采用了水下钓鱼用摄像头，在2013年检修过程中公司所属土卡河水电厂使用水下摄像头检查8次，借助该设备处理的问题达4次，及时发现问题、提供正确判断决策依据5次，争取检修工期5 d，节省潜水开支8万余元；在居甫渡水电厂检修过程中成功协助处理尾水闸门抓梁穿销不成功1次，共节省费用约2万元；在龙马水电厂检修过程中使用该设备3次，及时发现问题2处，直接争取检修工期3 d，节省费用2万元。

由此看来，仅2013年度检修过程中就直接节省资金约12万元、争取检修工期8 d，以此类推，公司在每年的检修中至少直接节约10万元以上经济开支，间接节省了因为上述问题延误工期而被电网考核的费用，有效避免了因为被考核通报而给公司造成的负面影响。

3 水下摄像头的应用及优势

水下摄像头具有良好的防水性、耐腐蚀性以及陆地操作方便和深度屏幕显示等特点。可有效将人类视线延伸到水下，从而将水下的图像清晰传递给技术人员分析处理，可以准确找出问题之所在，帮助操作人员及时排除异常。

当水电厂运行人员在布置或恢复安全措施过程中发现异常时可将水下摄像头安装于相应位置随着闸门、抓梁等潜入水中，从而观察到水下相应的情况(安装示意见图1)。

在实际工作中关闭检修闸门时常常遇到关闭不严的现象，此时将水下摄像头安装于闸门上并随之进入水中，可以有效观察到闸门底水封的接触面是否平整、是否存在异物、流道底部变形等状况，若存在异常可及时处理。

假如需要对门槽检查时可适当调整摄像头的安装位置便可对门槽由上而下全面检查；机组检修结束恢复安全措施阶段通常会遇到检修闸门抓梁导向筒与闸门定位杆错位、穿销不到位等现象致使提门受阻，无法及时恢复机组。

此时可将水下摄像头安装于启闭机抓梁上，随着抓梁逐渐潜入水中可全面观察到闸门和抓梁定位系统定位的准确性、穿销的动作情况，发现异常及时纠正，有效排除故障，可大大提高恢复的速度和效率。

图1安装示意图

水下摄像头有着自己独特的优点但也存在自身的不足，主要体现在以下3个方面：

1)遇到浑浊的水流时传回的图像模糊，对需要检测的部位不能很好的观察，甚至看不到。

2)简易的水下摄像头只能预装在固定部位，不能在操作人员的控制下在一定范围内巡回检查，效率不够高。

3)水下摄像头预装在闸门上，潜水过程中可能与其它物体碰撞造成损坏。

尽管水下摄像头存在着一些不足，但是作为故障排除的辅助设备对水轮发电机组的检修工作起着积极的作用。

水轮发电机组是靠河道来水发电，枯水季节缺水，电网一般安排枯水期水轮机组维修，此期间水质清澈，几乎不影响视线，同时多数水电站已修建水库，水中的含沙量多已沉降于水库底。

云南大唐国际李仙江流域6个梯级电站库区运行情况足以说明这一点，因此水库水质优良，很少遇到检修期水流浑浊现象，有效避免了因水流浑浊只是摄像头无法观测被测设备的缺点。

针对水下摄像头不能在预订范围内游动巡回检查、效率不够高、易受碰撞等问题，可以根据各电站的实际情况采用水下机器人或者加装水下摄像头保护设施等给予完善。

4 结 论

水下摄像头的最大优点是直观、真实地反映水下所存在的问题，且普通水下摄像头价格适中，适合于多数水电厂采用，在解决水力工程中的水下问题有着特殊优势，也是在不改变电厂已有基础设备的前提下，协助排除水电站机组检修过程中常见水下问题行之有效的方法。该设备在公司的使用中取得了成功，它在水轮发电机组检修过程中具有很高的应用价值，是协助检修人员处理水下问题的有效工具。

从引进使用后的效果来看，它投入低，效益高，经济效益显著，在节省开支和争取机组检修工期方面起着积极的作用。可通过进一步完善、提高后推广到其它水电站机组检修乃至其它水力枢纽中应用。

[1]刘细龙.闸门与启闭设备[M].北京:中国水利水电出版社，2003：37-41.

[2]盛国林.水电站机组设备及运行[M].北京:化学工业出版社，2010：59-62.

[3]钟登华.水利工程施工(第5版)[M].北京:中国水利水电出版社，2009：79-81.

[4]朱大奇.水下机器人故障诊断与容错控制技术[M].北京：国防工业出版社，2012：135-139.

[5]王桃，刘小兵，赖喜德，宋文武，魏启能.宝珠寺水电厂水轮发电机组检修多媒体仿真系统的研制[J].大电机技术，2005(04)：45-47.

[6]魏佳芳，郑源，李效旭，张智.轴流转浆式水轮发电机组检修仿真与实训系统[J].水电能源科学，2012,30(06)：141-143.

[7]胡成学，李泽彦，陆明.立式水轮发电机组检修中轴线找正的探讨[J].水电能源科学，2005,23(03)：86-88.

[8]吴洪飞，姚登峰，李延舟.巨型混流式水轮发电机组检修排水方式探讨[J].水电站机电技术，2012,35(05)：21-23.

[9]田维扬.李官电站轴流转浆式水轮发电机组检修综述[J].贵州水力发电，2000,14(03)：60-62.

[10]刘华康.浅谈水轮发电机组的检修特点及检修周期[J].甘肃科技，2010,26(12)：37-38.

[11]马元，栾宁，管增辉.便携式水下机器人硬件系统设计[J].现代电子技术，2013,36(21)：100-102.

[12]蔡立，赵成先，田雪竹，朱宝荣.北疆某重力坝高水头条件下更坏底孔冲水阀措施研究[J].水利水电技术，2013,44(07)：51-53.

1007-7596(2014)12-0209-03

2014-09-23

熊金华(1983-)，男，云南金平人，助理工程师，研究方向为水利机械；刘晓军(1966-)，男，陕西安康人，工程师，研究方向为水轮机及金属结构。

TV738

B