探討水輪機運行中的故障分析及處理措施

羅毅瑜 趙溫嬋

摘要：水輪機是水電站中的關鍵性設備，由多種機械部件組合構成，通常放置于水電站水庫上游，借助水流沖刷旋轉獲得機械能，作為發電的動力[1]。水輪機運行的安全性與穩定性，是確保水電站發電活動順利進行的基礎，直接關系到水電站能否作出應有的社會經濟貢獻。為了確保水輪機的正常運行，水電站應該加強對于這一類機械設備的運行管理及維護，采取預防為主，降低故障發生率，同時，分析水輪機常見的故障類型、發生原因，提出對策，確保機械在發生故障后能夠迅速查明原因，盡快維修，早日恢復正常運轉。

關鍵詞：水輪機;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

水輪機是水電站正常發電過程中提供動力的設備，其運行的安全性與穩定性，將直接影響到水電站生產活動能否正常進行。水輪機構件復雜，在運行過程中常發生機組過速故障、軸承瓦溫異常升高故障、轉輪故障等，分析這些故障的發生原因，提出對策，可提升故障維修效率，確保水電站生產效率。

1.機組過速故障及其處理措施

在水輪機正常開機停機時，若調速器失控，將導致機組轉速驟增，這種故障被稱為機組過速故障。這一故障發生后，若機組轉速超過銘牌上的規定數值，那么轉動部位的離心率、擺度將顯著提升，繼而導致轉動部分與固定部分碰撞脫節，經過科學實驗我們發現，在機組轉速超過規定轉速的40%時，機組所帶負荷會被甩掉，使得導葉關閉過慢或失去功能，繼而引起水輪機故障。

在發生機組過速故障后，維修人員首先應該沉著冷靜地查看并分析故障情況，如若機組轉速未超過額定轉速的35%，可手動制動，讓機組停止運行;如果檢查之后發現，機組缺失水輪機主閥，應該即刻關閉機組前的進水口閥門;如果在開機停機時發生的故障是由于調速器或剪斷銷剪斷引起的，那么應當即刻關閉水輪機的主閥。如果過速故障導致機組在運行時驟然失去負荷，維修人員應該立刻查看過速保護裝置的情況，采取關閉水輪機主閥或手動緊急停機的處理措施。

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，是水輪機常見故障之一，經過分析，我們發現以下原因會引起這一故障：①在水輪機運行過程中，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，導致軸承油溫上升，溫度過高;②水輪機的轉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，確保機械穩定運行，當排油的閥門松散或油槽密封性不好時，會出現漏油與甩油的情況，潤滑油不足以形成油膜，機械之間摩擦力過大，導致軸承瓦溫異常升高;③機組冷卻器漏水，大量的水混入潤滑油中，會使得潤滑油變質，潤滑效果不佳，導致機組運行時與軸瓦的摩擦力增大，軸瓦溫度異常升高。

在發現軸承瓦溫異常升高時，水輪機維修人員應該根據實際情況采取對癥措施：①當軸承瓦溫異常升高，升溫速度極快，同時擺度與機組振動變化幅度較大時，應當緊急停機，再將軸承拆開，查看瓦面與軸承瓦間隙有無毀壞，再進一步排查油水管路、冷卻水系統、軸承油位、測溫系統是否發生故障;②若軸承瓦溫異常緩慢升高，且擺度與機組振動運轉正常，那么可以在機組運行狀態下，檢查機組油位、測溫系統、冷卻水流量、冷卻水壓是否正常，查明故障原因進行維修，若短時間內無法排除故障，而軸承瓦溫持續升高，就需要停機檢查。

3.轉輪故障及其處理措施

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

針對轉輪空蝕、斷裂故障，維修人員可應用碳弧氣刨，刮凈設備上的汽蝕，磨掉高點，再應用氧乙炔焰預熱至200℃進行焊接，將設備空蝕區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，應該全面檢查葉型，應用模板進行校對、修正，從而提升轉輪的抗蝕性能。

4.結語

水電站是我國電力能源生產的主要站點，隨著科學技術的發展，目前水電站已經基本實現自動化運行，現場無需人工控制，借助計算機等進行遠程監控即可。這樣的運行管理模式，可大大提升水電站生產效率，但要想保障水電站的正常運作，就必須加強對于水輪機等關鍵性設備的管控，以設備正常運行來保障水電站的正常生產運營。水輪機構造復雜，在運轉過程中會受到各種因素的干擾而發生故障，需要加強運行管理，借助電子儀表等進行實時狀態監測，做好日常維護工作，在低負荷停機或枯水季節統一檢修，總結水輪機故障案例，進行常見故障分析，提出可行處理措施，提升故障解決效率。

參考文獻：

[1]蔡金華，陳俊，牛洪海，蔡丹，徐衛峰.基于關系曲線特征分析的水輪機組故障診斷方法[J].水電與抽水蓄能，2018，4（06）：13-18.

[2]張官祥，常中原，蔣小輝，陳自然，涂勇.水輪機調速器通信故障診斷處理及防范措施[J].水電站機電技術，2018，41（08）：64-67.

[3]劉偉.水輪機運行中的故障處理分析[J].區域治理，2018，（32）：229. DOI：10.3969/j.issn.2096-4595.2018.32.202.

[4]張銘一.水輪機運行中的故障分析及處理措施[J].建材與裝飾，2018，（6）：286-287. DOI：10.3969/j.issn.1673-0038.2018.06.235.

[5]卜陽.水輪機運行中的故障處理分析[J].科技視界，2017，（11）：58.

[6]吳永平.水輪機運行中的故障分析及處理措施[J].中國機械，2012，（12）：88-90.

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。