水輪機故障的診斷和維修探究

史亮

摘 要：隨著電力的發(fā)展所需，水力發(fā)電需求量也逐漸增大。如今，水力發(fā)電逐漸走向了無人化，對設備維修保養(yǎng)上都是依靠巡視員按時進行檢查。但是從實況來看，水輪機故障診斷與維修還存在一些問題，主要原因在于熟練維修工不斷減少，過于依賴檢修人員技術等，因此，探究診斷水輪機的故障具有現(xiàn)實意義。文章闡述了預防故障的意義，分析了對故障的診斷及維修。

關鍵詞：水輪機故障；診斷；維修

中圖分類號：TK730 文獻標識碼：A 2013年11月，四川某偏遠地區(qū)發(fā)生大面積停電，事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)這個片區(qū)使用了水力發(fā)電站所發(fā)的電，而出現(xiàn)停電根源就是水輪機發(fā)生故障，影響到了該發(fā)電站的正常運轉。如今水力發(fā)電站朝著無人化方向發(fā)展，但因熟練的檢修工在不斷減少，診斷與維修中存在各種不足之處。因此，探究診斷水輪機的故障及維修具有現(xiàn)實意義。

1 診斷水輪機故障的意義

對于水輪機的故障而言，必須要以預防為主，因為一旦出現(xiàn)故障就會影響到正常運轉，勢必影響到正常供電。而對水輪機故障進行診斷的意義主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

1.1 提高了經(jīng)濟性

對于水輪機而言，必須要以防范為主，或一旦發(fā)現(xiàn)事故就要及早采取相應措施進行處理，就能夠有效縮短水輪機停機時間，增強設備運轉效率。還能夠減少不必要的維修，有效優(yōu)化維修費用。

1.2 提升技術性能

診斷故障能夠減少熟練檢修工的需要，如今熟練檢修工不斷減少，采取故障診斷能夠將各個熟練檢修工所具備的技術集中到一起，發(fā)揮出有效作用，還能夠憑借直觀判斷朝著定量分析的方向發(fā)展。

1.3 提高質(zhì)量的可靠性

有效診斷水輪機故障，能夠防止產(chǎn)生出突發(fā)事故，或出現(xiàn)突發(fā)事故之時能夠及早采取措施保障安全，提升可靠性。

2 水輪機故障的診斷和維修分析

依據(jù)相關的權威機構統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，過去10 a水電站出現(xiàn)的設備故障統(tǒng)計，大部分都和水輪機相關，而水輪機上發(fā)生最多頻率是給排水的裝置、水輪機本體、油壓裝置等，對水輪機發(fā)生故障分析來看，水輪機自身的導葉，以及導葉周圍的封水裝置等各種油壓裝置中供油設備，分析發(fā)生故障的原因，大多數(shù)是自然裂化故障，其次是制造不良、實施不良以及保養(yǎng)不良。

對于水輪機故障要以預防維修作為重要目的，需要日常監(jiān)視溫度、振動等各種狀態(tài)，對故障進行事先預測。采用的方法主要有兩種：

①分析過去每日或者每月最高值，查找出變化趨勢，之后依據(jù)趨勢預測出什么時候會超過給定限值。

②從分析數(shù)據(jù)變化中查找出異常征兆。

具體診斷應該從如下監(jiān)視進行。

2.1 水輪機的軸承溫度

當水輪機運轉之時，隨著部件不停轉動或者軸承自身不正常都會導致溫度升高，或者冷卻水量、室溫、水溫以及油溫等發(fā)生變化必然影響到溫度變化。對于維護水輪機故障來看，都是想把軸承的溫度、室溫、冷卻水置以及室溫等各種條件，調(diào)整到同樣的水平便于監(jiān)視。而且要想滿足這個條件，如果處于穩(wěn)定運行狀態(tài)非常容易做到，但是要處于過渡過程狀態(tài)就存在一定難度。比如啟動之時，潤滑油、軸承等就必然會從冷卻狀態(tài)轉變到暖和狀態(tài)，一直到所產(chǎn)生熱量等同于散發(fā)出的熱量，在這之前熱量變化就存在一定的時間常數(shù)，也就呈現(xiàn)出線性滯后狀態(tài)。現(xiàn)在所采用的兩種方法處理，對條件限定情況下進行線性滯后處理，或者對線性滯后不考慮的處理方式，依照時間的變化率來處理。但是不管采用哪種方式，都需要將軸承的換算值、測定值以及時間變化率等當成監(jiān)視對象。

在發(fā)生水輪機軸承故障之前，大多數(shù)環(huán)境下都可能發(fā)生溫度變化異?，F(xiàn)象，從實況分析來看，機組被啟動之時，軸承溫度發(fā)生時間變化率主要是遭受到了運行條件控制，比如軸承油槽中的油溫均勻度以及機組的轉速上升率等，如果油槽中混入了水，軸承的溫度在短時間內(nèi)會下降。

2.2 水輪機振動

水輪機在運轉之時就會發(fā)生振動，一般情況在水輪機軸承座等相關部位設置了振動計，或者是加速度計，用來測定振動的頻率、總幅值等作為分析結果，并當成監(jiān)視對象，尤其是運用頻率分析監(jiān)視，如果總幅值不能夠反映出來之時，就需要檢測微小異常，通過分析的原因進行判斷，這種方式對于一些維修管理比較嚴密的非常有用。軸承等各處振動水平，除開因為正常轉動等造成一部分異常，還有一些原因是水輪機運行狀態(tài)不同造成變化，比如停機時、啟動時，以及具有負荷狀態(tài)等，因此在設定警報極限之時就要依據(jù)不同狀態(tài)所定。一般情況下，開始運轉時實際測定值就是初值。特別在啟動時，因為振幅比較大極易出現(xiàn)異常，因此尤其需要監(jiān)視。

2.3 水輪機室內(nèi)的噪音

機器中有空氣，當發(fā)生振動之時就會因空氣作為媒介而發(fā)出聲音，這種聲音就是噪音，該噪音的頻率成份和振動基本成份是相同的。所以就需要分析噪音頻率并且進行監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)異常并進行處理。在這種理論上，就將噪音計安裝到水輪機的室內(nèi)，有效監(jiān)視到分析水輪機發(fā)出噪音總幅值與頻率的結果。一旦水輪機出現(xiàn)了故障，并非聲正幅值出現(xiàn)了大幅度、明顯的變化，實施上在許多顯現(xiàn)出來的聲壓水平較低，但是頻率范圍中音調(diào)卻出現(xiàn)了一定變化。但是從現(xiàn)在的噪音監(jiān)視實例情況分析可知，因為噪音計優(yōu)勢頻率存在一定的隨機性，現(xiàn)在常用的有益監(jiān)視存在一定的困難。

2.4 油壓裝置

每一次卸載所加載的時間與每一日的加載次數(shù)、卸載次數(shù)，以及加載時油面及油壓等各種參數(shù)都要通過日常進行監(jiān)視，這些數(shù)據(jù)均隨著主機運行狀態(tài)發(fā)生變化，因此機組在運行之時及停止之時都需要設置相應的報警參數(shù)，只有這樣才能夠檢測壓力及油位的變化，防止壓油泵、氣泵等出現(xiàn)異常。

2.5 壓油裝置漏油

對于水輪機而言，必須要監(jiān)視油壓裝置總油量，必須要將總油量和初期值進行比較，依據(jù)減少程度就能夠判斷出水輪機的漏油量。日常測定總油量就是觀察油槽中的油量，至于管道根本不用觀察油槽中的油量，一定要依據(jù)溫度來嚴格修正油量。事實上，所測出的油量并非總油量，從實況的運行情況分析可知該方法充分滿足所用的。所以，一旦停機管道等各處必須要回流到油槽，因此，須要將停止與運行分開設定整定報警的值。

2.6 空氣壓縮裝置出現(xiàn)漏氣

在運行中，要對每個單位時間壓力改變值進行監(jiān)視，一旦漏氣量發(fā)生增加，就會增加單位時間中的壓力下降值。如果空氣壓縮機及壓油槽的進氣閥門在進氣之時壓力也就隨之而改變，所以空氣壓縮機只有在停止狀態(tài)及關閉給氣閥之時才便于檢查漏氣。

3 結 語

從現(xiàn)狀來看，水輪機故障診斷以及維修之時都要考慮到所使用的方法及技術現(xiàn)狀，只有從現(xiàn)狀中分析存在的問題，才能夠有針對性地進行診斷。而且還必須要采取診斷手段預防故障，只有這樣，才能夠防范發(fā)生事故的幾率，才能夠確保水輪機的正常運轉。

參考文獻：

[1] 劉興文.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷探討[J].湖北電力，2009，（1）.

[2] 川上一美.水輪機的故障診斷和預防維修[J].水電廠自動化，2010，（10）.

[3] 張禮達，任臘春.水電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].水利水電科技進展，2007，（5）. 文章編號：1006-8937（2015）14-0113-02