探討水輪機(jī)運行中的故障分析及處理措施

羅毅瑜 趙溫嬋

摘要：水輪機(jī)是水電站中的關(guān)鍵性設(shè)備，由多種機(jī)械部件組合構(gòu)成，通常放置于水電站水庫上游，借助水流沖刷旋轉(zhuǎn)獲得機(jī)械能，作為發(fā)電的動力[1]。水輪機(jī)運行的安全性與穩(wěn)定性，是確保水電站發(fā)電活動順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到水電站能否作出應(yīng)有的社會經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)。為了確保水輪機(jī)的正常運行，水電站應(yīng)該加強(qiáng)對于這一類機(jī)械設(shè)備的運行管理及維護(hù)，采取預(yù)防為主，降低故障發(fā)生率，同時，分析水輪機(jī)常見的故障類型、發(fā)生原因，提出對策，確保機(jī)械在發(fā)生故障后能夠迅速查明原因，盡快維修，早日恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);運行;故障分析;處理措施

Abstract： hydraulic turbine is the key equipment in hydropower station， composed of a variety of mechanical components， usually placed in the upstream of the hydropower station reservoir， with the help of water erosion and rotation to obtain mechanical energy， as the power of power generation [1]. The safety and stability of the turbine operation is the basis to ensure the smooth operation of hydropower station. In order to ensure the normal operation of the turbine hydropower station should strengthen for this kind of operation management and maintenance of mechanical equipment， take prevention to reduce the failure rate， at the same time， analysis the common fault of the turbine types， causes， and put forward countermeasures， to ensure that the machinery can quickly find out the reason， after the failure to repair as soon as possible， as soon as possible back to normal operation.

Key words： water turbine; Run; Fault analysis; Treatment measures

水輪機(jī)是水電站正常發(fā)電過程中提供動力的設(shè)備，其運行的安全性與穩(wěn)定性，將直接影響到水電站生產(chǎn)活動能否正常進(jìn)行。水輪機(jī)構(gòu)件復(fù)雜，在運行過程中常發(fā)生機(jī)組過速故障、軸承瓦溫異常升高故障、轉(zhuǎn)輪故障等，分析這些故障的發(fā)生原因，提出對策，可提升故障維修效率，確保水電站生產(chǎn)效率。

1.機(jī)組過速故障及其處理措施

在水輪機(jī)正常開機(jī)停機(jī)時，若調(diào)速器失控，將導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速驟增，這種故障被稱為機(jī)組過速故障。這一故障發(fā)生后，若機(jī)組轉(zhuǎn)速超過銘牌上的規(guī)定數(shù)值，那么轉(zhuǎn)動部位的離心率、擺度將顯著提升，繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動部分與固定部分碰撞脫節(jié)，經(jīng)過科學(xué)實驗我們發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組轉(zhuǎn)速超過規(guī)定轉(zhuǎn)速的40%時，機(jī)組所帶負(fù)荷會被甩掉，使得導(dǎo)葉關(guān)閉過慢或失去功能，繼而引起水輪機(jī)故障。

在發(fā)生機(jī)組過速故障后，維修人員首先應(yīng)該沉著冷靜地查看并分析故障情況，如若機(jī)組轉(zhuǎn)速未超過額定轉(zhuǎn)速的35%，可手動制動，讓機(jī)組停止運行;如果檢查之后發(fā)現(xiàn)，機(jī)組缺失水輪機(jī)主閥，應(yīng)該即刻關(guān)閉機(jī)組前的進(jìn)水口閥門;如果在開機(jī)停機(jī)時發(fā)生的故障是由于調(diào)速器或剪斷銷剪斷引起的，那么應(yīng)當(dāng)即刻關(guān)閉水輪機(jī)的主閥。如果過速故障導(dǎo)致機(jī)組在運行時驟然失去負(fù)荷，維修人員應(yīng)該立刻查看過速保護(hù)裝置的情況，采取關(guān)閉水輪機(jī)主閥或手動緊急停機(jī)的處理措施。

2.軸承瓦溫異常升高故障及其處理措施

軸承瓦溫溫度異常升高，是水輪機(jī)常見故障之一，經(jīng)過分析，我們發(fā)現(xiàn)以下原因會引起這一故障：①在水輪機(jī)運行過程中，冷卻水管堵塞或供水閥門損壞，使得冷卻水中斷，或者冷卻水壓降低，導(dǎo)致軸承油溫上升，溫度過高;②水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸通常有巴氏合金軸瓦來固定，二者連接部位需要涂抹潤滑油，形成油膜，確保機(jī)械穩(wěn)定運行，當(dāng)排油的閥門松散或油槽密封性不好時，會出現(xiàn)漏油與甩油的情況，潤滑油不足以形成油膜，機(jī)械之間摩擦力過大，導(dǎo)致軸承瓦溫異常升高;③機(jī)組冷卻器漏水，大量的水混入潤滑油中，會使得潤滑油變質(zhì)，潤滑效果不佳，導(dǎo)致機(jī)組運行時與軸瓦的摩擦力增大，軸瓦溫度異常升高。

在發(fā)現(xiàn)軸承瓦溫異常升高時，水輪機(jī)維修人員應(yīng)該根據(jù)實際情況采取對癥措施：①當(dāng)軸承瓦溫異常升高，升溫速度極快，同時擺度與機(jī)組振動變化幅度較大時，應(yīng)當(dāng)緊急停機(jī)，再將軸承拆開，查看瓦面與軸承瓦間隙有無毀壞，再進(jìn)一步排查油水管路、冷卻水系統(tǒng)、軸承油位、測溫系統(tǒng)是否發(fā)生故障;②若軸承瓦溫異常緩慢升高，且擺度與機(jī)組振動運轉(zhuǎn)正常，那么可以在機(jī)組運行狀態(tài)下，檢查機(jī)組油位、測溫系統(tǒng)、冷卻水流量、冷卻水壓是否正常，查明故障原因進(jìn)行維修，若短時間內(nèi)無法排除故障，而軸承瓦溫持續(xù)升高，就需要停機(jī)檢查。

3.轉(zhuǎn)輪故障及其處理措施

轉(zhuǎn)輪作為水輪機(jī)的重要零件，在運行過程中，常發(fā)生空蝕、斷裂這兩類故障。轉(zhuǎn)輪的抗蝕性與其表面光滑度、組織細(xì)密度成正比，如若轉(zhuǎn)輪材質(zhì)、加工工藝、熱處理工藝不合理，將引發(fā)空蝕故障，同時，還會伴隨著裂紋現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)輪運行過程中，為了保證零件正常運轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行堆焊和補(bǔ)焊，在這一過程中，轉(zhuǎn)輪重心發(fā)生偏移，再加上水斗空蝕程度的差異性，會產(chǎn)生不平衡的力量，導(dǎo)致水斗上分水刃與射流中心產(chǎn)生偏差，引起轉(zhuǎn)輪振動，出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致斷裂。

針對轉(zhuǎn)輪空蝕、斷裂故障，維修人員可應(yīng)用碳弧氣刨，刮凈設(shè)備上的汽蝕，磨掉高點，再應(yīng)用氧乙炔焰預(yù)熱至200℃進(jìn)行焊接，將設(shè)備空蝕區(qū)以分水刃為界限分層堆焊，先上部后下部，每層熔敷厚度控制為2mm至3mm[2]。在焊接時，應(yīng)該全面檢查葉型，應(yīng)用模板進(jìn)行校對、修正，從而提升轉(zhuǎn)輪的抗蝕性能。

4.結(jié)語

水電站是我國電力能源生產(chǎn)的主要站點，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前水電站已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化運行，現(xiàn)場無需人工控制，借助計算機(jī)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控即可。這樣的運行管理模式，可大大提升水電站生產(chǎn)效率，但要想保障水電站的正常運作，就必須加強(qiáng)對于水輪機(jī)等關(guān)鍵性設(shè)備的管控，以設(shè)備正常運行來保障水電站的正常生產(chǎn)運營。水輪機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，在運轉(zhuǎn)過程中會受到各種因素的干擾而發(fā)生故障，需要加強(qiáng)運行管理，借助電子儀表等進(jìn)行實時狀態(tài)監(jiān)測，做好日常維護(hù)工作，在低負(fù)荷停機(jī)或枯水季節(jié)統(tǒng)一檢修，總結(jié)水輪機(jī)故障案例，進(jìn)行常見故障分析，提出可行處理措施，提升故障解決效率。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

羅毅瑜（1996-），女，漢族，四川省成都市，本科，研究方向：能源與動力工程。

趙溫嬋 （1996-），女，漢族，貴州省遵義市，本科，研究方向：能源與動力工程。