水電站水輪機(jī)組運(yùn)行維護(hù)及故障處理

姚盛松

（重慶市渝寧水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司，重慶 405800）

1 水輪機(jī)組的運(yùn)行分析

1.1 水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行方式

水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式，按帶負(fù)荷方式有并網(wǎng)運(yùn)行、單機(jī)運(yùn)行兩種基本方式，按調(diào)速器控制方式有自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行兩種方式。各種運(yùn)行方式及其要點(diǎn)在下表巾簡要列出。

1.2 水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行中應(yīng)該注意的問題

并網(wǎng)運(yùn)行是中小水輪發(fā)電機(jī)組的基本運(yùn)行方式。并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組運(yùn)行工況的改變，要通過控制設(shè)備的切換來進(jìn)行，如自動(dòng)≒液壓手動(dòng)、發(fā)電≒調(diào)相等。運(yùn)行方式的切換，應(yīng)按運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行，以保持切換中機(jī)組穩(wěn)定與安全。并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組的調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp值，要根據(jù)機(jī)組在系統(tǒng)中的地位及擔(dān)任負(fù)荷的性質(zhì)來確定。中小機(jī)組并人大電網(wǎng)都擔(dān)任基荷，其調(diào)速器的bp值取8%。當(dāng)系統(tǒng)的變化負(fù)荷可為調(diào)頻、調(diào)峰機(jī)組所承擔(dān)，保持系統(tǒng)頻率不變時(shí)，該bp=8%的機(jī)組負(fù)荷維持不變。只有當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大，引起系統(tǒng)穩(wěn)定頻率有改變時(shí)，該機(jī)組的負(fù)荷才會(huì)有少許相應(yīng)改變。如果并在大電網(wǎng)的小機(jī)組誤把bp調(diào)成很小值共至為零，則該機(jī)組會(huì)在滿載和零值之間發(fā)生功率擺動(dòng)。只有系統(tǒng)的無差調(diào)頻機(jī)組，才允許bp值調(diào)整為零。

機(jī)組單機(jī)帶孤立負(fù)荷運(yùn)行，則孤立小系統(tǒng)的所有負(fù)荷都由L臺(tái)機(jī)組承擔(dān)。這種情況下運(yùn)行的機(jī)組，對(duì)其調(diào)速器、勵(lì)磁裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能將有較高要求。以保證既滿足用戶有功負(fù)荷、無功負(fù)荷需求，又保證電能頻率和電壓的穩(wěn)定。

1.3 試運(yùn)行機(jī)組帶負(fù)荷試驗(yàn)

試遠(yuǎn)行機(jī)組首次帶負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)，要采用逐漸加大負(fù)荷的方式，并分別在小負(fù)荷、中等負(fù)荷、較大負(fù)荷和滿載下穩(wěn)定運(yùn)行一定時(shí)間，以便在各種負(fù)荷下全面檢驗(yàn)機(jī)組的水力的、機(jī)械的、電氣的性能。

在逐漸增加負(fù)荷的過程中，要仔細(xì)尋找機(jī)組可能存在的振動(dòng)區(qū)，以便正常運(yùn)行時(shí)避開這個(gè)不利的工況。

對(duì)于試運(yùn)行機(jī)組還要進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。甩負(fù)荷試驗(yàn)要在周密準(zhǔn)備、統(tǒng)一組織下進(jìn)行，要嚴(yán)格接著額定負(fù)荷的25%、50%、75%、100%的順序由小到大逐級(jí)進(jìn)行。只有當(dāng)小負(fù)荷下進(jìn)行的甩負(fù)荷試驗(yàn)一切正常，即機(jī)組水壓上升、轉(zhuǎn)速上升的最大值和過渡過程都符合規(guī)定要求，不超過允許值，無任何異常情況時(shí)，才允許進(jìn)行甩更大一級(jí)負(fù)荷試驗(yàn)。甩負(fù)荷試驗(yàn)過程要嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組的水、機(jī)、電等一切情況，并要對(duì)主要數(shù)據(jù)做好記錄。

甩負(fù)荷試驗(yàn)后，要對(duì)機(jī)組進(jìn)行令面的檢查，如果一切均為正常，即可進(jìn)行帶額定負(fù)荷2h試運(yùn)行，然后才能轉(zhuǎn)入正常使用。

2 水輪發(fā)電機(jī)組的正常維護(hù)要求

2.1 定時(shí)巡回檢查記錄

定時(shí)記錄和巡回檢查定時(shí)記錄和巡回檢查是日常維護(hù)中的重要內(nèi)容。

定時(shí)記錄水輪發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)必須在規(guī)程規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。

檢查一次回路、二次回路各連接處的接觸情況有無發(fā)熱、變色，電壓、電流互感器有無異常聲響，油斷路器的油位、油色是否正常，有無漏油。

水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)有無不正常的聲音，運(yùn)行中的正常聲音是均勻的“嗡嗡”聲，如果有不正常聲音，則應(yīng)立即查明原因并予以排除。

檢查發(fā)電機(jī)有無異常氣味 (如焦臭味)，振動(dòng)、擺度是否過大。

檢查水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)本體以及軸承溫度是否有過熱或局部過熱現(xiàn)象，對(duì)未設(shè)測(cè)溫裝置的發(fā)電機(jī)(包括軸承)可以用手背接觸，如果感覺不燙手，一般可以認(rèn)為是正常的。

檢查各部電刷，只允許有少量的火花運(yùn)行，如超過一定范圍應(yīng)按電刷冒火故障進(jìn)行維修。

主軸及導(dǎo)葉套無嚴(yán)重漏水現(xiàn)象，剪斷銷正常且無破損。

油、水、氣系統(tǒng)無漏油、漏水、漏氣及阻塞等現(xiàn)象。各軸承油位、油色、溫度正常。

2.2 定期清理

保持日常清理根據(jù)水電站的機(jī)組運(yùn)行情況，定期對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行必要清掃清理，保持水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的清潔，做到四周無雜物、無積水和及時(shí)處理掉有可能導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全隱患。

2.3 加強(qiáng)用油管理

水電站中用油問題比較突出。主要反映對(duì)設(shè)備用油狀態(tài)的管理和失察上，如設(shè)備用油乳化嚴(yán)重，甚至由于管理不善而混入大量水分和雜質(zhì)；出現(xiàn)未知油質(zhì)狀況，見油就用的情況，有的甚至把機(jī)械油與絕緣油混合使用，致使?jié)櫥涣?，機(jī)件損壞。為了不使用油混亂，機(jī)械油與絕緣油應(yīng)分別保管，作上記號(hào)，專人負(fù)責(zé)。

3 水輪發(fā)電機(jī)組故障的處理

組合軸承漏油若運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部油霧嚴(yán)重，可能是組合軸承端蓋因密封不當(dāng)而滲油，發(fā)電機(jī)大軸法蘭與鏡板連接螺栓的橡皮密封圈未起到作用，滲油順螺紋流出?？梢愿鼡Q軸承蓋密封圈，在大軸法蘭與鏡板的連接螺栓部位加一個(gè)銅墊止漏。

定子引出線電纜外表皮破裂定子引出線電纜多處出現(xiàn)縱向表皮破裂，這種現(xiàn)象大多屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題，可以臨時(shí)包扎，并在電纜支架墊以橡皮，以免進(jìn)一步損壞形成兩點(diǎn)接，之后應(yīng)進(jìn)行更換。

定子溫升過高在運(yùn)行中如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線圈在帶額定負(fù)荷時(shí)溫度過高，可拆除導(dǎo)風(fēng)板、封堵風(fēng)道并將冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇葉片角度進(jìn)行調(diào)整，把風(fēng)機(jī)馬達(dá)容量適當(dāng)加大，定子溫度便會(huì)有明顯的改善。

大軸位移水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)因水推力的作用，軸承的支撐件剛度不夠而變形，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分往下游方向產(chǎn)生較大的軸向位移，造成運(yùn)行中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制動(dòng)環(huán)與制動(dòng)夾鉗碰刮，水導(dǎo)軸承與軸承蓋碰刮，主軸密封轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與平面密封環(huán)產(chǎn)生較大間隙而甩水等現(xiàn)象。對(duì)于此類現(xiàn)象，可采取在管形座每塊肋板上加焊支撐的辦法，使軸向位移減小到安全范圍。

機(jī)組冷卻效果差機(jī)組冷卻系統(tǒng)為密閉循環(huán)冷卻，其冷卻水由表面冷卻器在流道中實(shí)現(xiàn)熱交換。在江水溫度28℃以上時(shí)，熱交換能力明顯不足，引起冷卻水水溫過高，從而機(jī)組風(fēng)溫、油溫、瓦溫等都超過了報(bào)警值，在未確定改造方案的情況下采取限負(fù)荷運(yùn)行方式，然后進(jìn)行技術(shù)改造。

轉(zhuǎn)輪接力器出現(xiàn)拉缸事故轉(zhuǎn)輪接力器拉缸，活塞兩腔連通竄油。有時(shí)是因操作油管連接鎖片及其螺栓損壞并掉入油缸而引起原因是外操作油管連接設(shè)計(jì)不合理，應(yīng)重新制作轉(zhuǎn)輪接力器。

軸流機(jī)組的葉片扭矩及變形軸流式機(jī)組除了轉(zhuǎn)槳式機(jī)組外，還運(yùn)行著很多定槳式機(jī)組。當(dāng)運(yùn)行工況偏離最優(yōu)區(qū)時(shí)，定槳式機(jī)組轉(zhuǎn)輪葉片；中角會(huì)發(fā)生變化，或當(dāng)轉(zhuǎn)槳式機(jī)組協(xié)聯(lián)關(guān)系不正確時(shí)，轉(zhuǎn)輪葉片不再具有無撞擊進(jìn)口，水流對(duì)葉片產(chǎn)生沖擊。隨著作用在葉片上負(fù)荷的變化，產(chǎn)生的葉片扭矩、變形等也相應(yīng)變化，這些變化過程反映為振動(dòng)過程。應(yīng)保證使轉(zhuǎn)輪葉片加工后的翼型與模型一致，并嚴(yán)格控制加工精度。轉(zhuǎn)輪葉片，應(yīng)采用數(shù)控機(jī)床加工。在安裝過程中，要對(duì)安裝質(zhì)量采取保證措施。還要采用優(yōu)良的抗蝕材料。除了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪外，其上冠、下環(huán)均應(yīng)采用不銹鋼材料。

結(jié)束語

水輪發(fā)電機(jī)組是整個(gè)電站的主要設(shè)備之一，能否保證水輪發(fā)電機(jī)組長期、正常運(yùn)行會(huì)直接影響到水電站的經(jīng)濟(jì)效益，因此，工作人員在日常的工作使用中，一定要嚴(yán)格遵守水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行使用規(guī)程，科學(xué)使用，做好必要的日常維護(hù)、維修工作，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組故障和電動(dòng)機(jī)故障，應(yīng)采取科學(xué)有效的處理措施和方法，這樣才能使水輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，延長它的使用壽命，使水電站的安全生產(chǎn)得到有力保障，以此創(chuàng)造更大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

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