水輪機在運行中的常見故障成因、預(yù)防及處理

袁天龍

【摘 要】 電力是我國的重要能源之一，水力發(fā)電站是電力能源的生產(chǎn)廠。保證水力發(fā)電機組的安全、可靠、穩(wěn)定運行是水電站尤為重要的經(jīng)濟指標(biāo)。為了電站的穩(wěn)定運行，對水電站各種設(shè)備的維護、預(yù)防、故障分析和處理是重中之重。依據(jù)本人多年在水電站的運行和管理經(jīng)驗，淺談水輪機常見故障的成因及如何預(yù)防和有效處理，

【關(guān)鍵詞】 水輪機 運行 故障成因 處理方法

水輪機是由各種機械部件組合而成，是將水能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備，是發(fā)電機組的原動力。水輪機在運行中由于高壓水流的沖擊而高速旋轉(zhuǎn)，難免會產(chǎn)生機械磨損和振動，出現(xiàn)各種意想不到的故障在所難免。為了避免和減少水輪機故障，實現(xiàn)水力發(fā)電站的經(jīng)濟目的，提升水利發(fā)電站的社會效益，必然要認真細致地分析水輪機出現(xiàn)各種故障的成因，合理有效的加以預(yù)防，安全科學(xué)的予以處理。本文主要以水輪機運行中的常見故障、預(yù)防和處理方法為基本點，進行詳細的分析。

1 水輪機運行中的常見故障分析

1.1 機組過速故障

當(dāng)機組轉(zhuǎn)速超過名牌規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速，則出現(xiàn)過速事故，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速升高至某一定值以上（一般超過額定轉(zhuǎn)速的140%以上），機組轉(zhuǎn)動部分離心力急劇增大，引起機組擺度與振動顯著增大，造成轉(zhuǎn)動部分與固定部分的碰撞，甚至事故不斷擴大而損壞更多部件，所以必須有效地防止發(fā)生機組過速故障。分析機組出現(xiàn)過速的原因有：（1）機組在帶負荷運行時，由于各種原因突然甩掉負荷，如果此時導(dǎo)葉不能關(guān)閉，或者關(guān)閉過慢，水輪機組的轉(zhuǎn)速就可能增高到額定轉(zhuǎn)速的120%-140%，甚至更高。（2）在機組正常開停機過程中，發(fā)生調(diào)速器失控，機組轉(zhuǎn)速同樣會急劇上升而發(fā)生過速。（3）在機組正常開停機（或緊急停機）過程中，發(fā)生多根剪短銷剪短，也會出現(xiàn)機組過速和劇烈震動。

1.2 水導(dǎo)瓦溫度過高故障

為了使機組在一條軸線上轉(zhuǎn)動，水輪機部位都采用巴氏合金軸瓦固定轉(zhuǎn)軸。由于轉(zhuǎn)軸和軸瓦接觸間隙微小，在機組轉(zhuǎn)動的時候，會產(chǎn)生相互摩擦而發(fā)熱，轉(zhuǎn)軸和軸瓦溫度就會升高，當(dāng)溫度上升到巴氏合金軸瓦的熔點時，就會將軸瓦燒壞，轉(zhuǎn)軸拉毛，引起機組偏離軸線旋轉(zhuǎn)而振動。引起水導(dǎo)瓦溫度過高的原因有以下幾方面：（1）潤滑油減少：由于軸承油槽密封不良，或排油閥門關(guān)閉不嚴(yán)密，造成大量漏油或甩油，潤滑油因減少而無法形成良好的油膜，致使軸承溫度升高。（2）油變質(zhì)：軸承內(nèi)的潤滑油因使用時間較長，或油中有水份或其它酸性雜性，使油質(zhì)劣化，影響潤滑性能，尤其當(dāng)軸承內(nèi)大量進水（例如冷卻器漏水等）時，使?jié)櫥袄鋮s的介質(zhì)改變，直接影響軸承的潤滑條件，瓦溫會急劇上升。（3）冷卻水中斷或冷卻水壓降低：冷卻水管堵塞、閥門的閥瓣損壞、管道內(nèi)進入空氣等都會影響冷卻器的過流量，使冷卻器不能正常發(fā)揮作用，引起軸承油溫升高。

1.3 剪斷銷剪斷故障

剪斷銷是水輪機導(dǎo)水葉的保護裝置，是導(dǎo)葉傳動機構(gòu)和拐臂的連接器。正常情況下，導(dǎo)葉在動作過程中，剪斷銷有足夠的強度帶動導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動，當(dāng)剪力大于正常操作應(yīng)力的1.5倍時，剪斷銷就會剪斷，使導(dǎo)葉脫離控制，避免事故擴大。

當(dāng)剪斷銷剪斷時，會出現(xiàn)水輪機水流不均勻而使機組產(chǎn)生振動，關(guān)機時無法關(guān)閉全部水流而使機組不能停止轉(zhuǎn)動。剪斷銷剪原因有：（1）當(dāng)導(dǎo)葉間有異物或機械卡住時，導(dǎo)葉不能運動，而拐臂在調(diào)速環(huán)的帶動下轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生較大的剪力，剪斷銷被剪斷。（2）導(dǎo)葉開啟或關(guān)閉過快，水流對導(dǎo)葉的壓力增大，導(dǎo)致剪力過大而使剪斷銷剪斷。

2 水輪機故障的預(yù)防

安全生產(chǎn)，預(yù)防為主，合理科學(xué)的預(yù)防，是減少事故發(fā)生最有效的措施。根據(jù)發(fā)電機組運行的實際情況和本人多年積累的經(jīng)驗，總結(jié)幾條預(yù)防方針：（1）建設(shè)一座發(fā)電站，從設(shè)計、設(shè)備選型、安裝、調(diào)試各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，結(jié)合電站及電網(wǎng)的實際情況，選擇合格穩(wěn)定的設(shè)備，合理搭配各類報警信號、操作方式、保護裝置及自動裝置。（2）加強職工隊伍的素質(zhì)教育、安全教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)。（3）建立健全的安全管理制度、運行值班制度、設(shè)備缺陷記錄制度及適合電站需要的各種制度。（4）編制適合電站生產(chǎn)需要的運行規(guī)程和操作典票，制定各類事故預(yù)想和事故處理預(yù)案，平時加強反事故演習(xí)。

3 水輪機運行中出現(xiàn)故障的處理方法

3.1 機組過速的處理方法

（1）當(dāng)機組出現(xiàn)過速的時候，切莫心慌，應(yīng)保持冷清，沉著應(yīng)對。（2）在運行過程中，突然失去負荷，首先應(yīng)監(jiān)視過速保護裝置能否正常動作，若過速保護拒動或動作不正常，應(yīng)立即手動緊急停機，必要時關(guān)閉水輪機主閥。（3）若在開停機（或緊急停機）過程中，因剪斷銷剪斷或調(diào)速器出現(xiàn)異常等引起機組過速，此時即使轉(zhuǎn)速尚未達到過速保護動作的整定值，都應(yīng)立即關(guān)閉水輪機主閥。對于沒有設(shè)置水輪機主閥的機組，則應(yīng)盡快關(guān)閉機組前的進水口閘門。（4）當(dāng)機組轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速的35%以下時，手動制動使機組完全停止。

3.2 水導(dǎo)瓦溫度過高的處理方法

當(dāng)機組出現(xiàn)水導(dǎo)瓦溫度過高的時候，應(yīng)從以下幾步進行分析和處理：

（1）如果溫度是慢慢上升，機組振動、擺度無異常，不要急于停機。先檢查測溫系統(tǒng)是否正常，冷卻水水壓和流量是否正常，油位是否正常。如果一時之間無法判明原因，而且溫度繼續(xù)上升，就應(yīng)立即停機檢查。

（2）如果溫度驟然上升，機組振動、擺度突然變大，就應(yīng)立即緊急停機。檢查測溫系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、水導(dǎo)油槽油位、油質(zhì)及油水管路等情況，徹查原因。必要時拆開水導(dǎo)，檢查水導(dǎo)瓦間隙和瓦面磨損情況，合理修復(fù)。

4 結(jié)語

水輪機出現(xiàn)故障，直接導(dǎo)致發(fā)電機組的不正常運行。由此可見，水電站要將水輪機運行中所產(chǎn)生的故障處理放在首要位置。在選擇水輪機的過程中，需要嚴(yán)格關(guān)注水輪機的質(zhì)量問題，在平常管理和運行當(dāng)中，更應(yīng)該加強事故分析和事故預(yù)防，針對各種事故，正確應(yīng)對，科學(xué)處理，能夠在根源處減少和消除事故的發(fā)生率，從而保證水輪機持久、穩(wěn)定的運行。

參考文獻：

[1]謝云敏，水輪發(fā)電機組輔助設(shè)備及自動化運行與維修[M].中國水利水電出版2005-01-01.

[2]陳建農(nóng)，方永耕.水輪機及輔助設(shè)備運行與檢修[M].河海大學(xué)出版社，1991.7.

[3]李永國，韓國平.調(diào)速器調(diào)試與故障處理[M].中國計劃出版社，1999.10.endprint