關于水輪機的轉輪故障以及處理方法分析

蘇偉（伊寧縣墩麻扎鎮喀什橋托海水電廠，新疆伊犁835112）

關于水輪機的轉輪故障以及處理方法分析

蘇偉（伊寧縣墩麻扎鎮喀什橋托海水電廠，新疆伊犁835112）

水輪機作為水力發電裝置的核心部件，其運行狀態直接影響到水輪發電機組的安全穩定性。轉輪故障是水輪機在運行過程中常見的故障，會對水輪機的安全運行和工作效率造成極大影響。因此，本文就水輪機的轉輪故障發生原因進行了分析，并對其處理方法進行了探討，以提高水輪機轉輪故障處理的效率，保障水輪機轉輪的正常運行。

轉輪；葉片；軸流轉槳；處理方法；故障分析

水輪機是把水流的能量轉換為旋轉機械的動力機械，它屬于流體機械中透平機械。水輪機安裝在水電站內，其主要作用是驅動發電機發電。在水電站中，上游水庫中的水經引水管引向水輪機推動水輪機轉輪旋轉帶動發電機發電。

轉輪是水輪機能量轉化的核心部件，它的好壞直接影響水輪機的出力。水輪機轉輪故障在水輪機運行過程中會經常遇到，該故障會嚴重影響水輪機的正常運行，危機水輪機的安全經濟運行。因此，要有效解決該問題，就必須對故障發生的原因進行詳細分析，找出故障的真正原因，從而采取有針對性處理措施消除故障，恢復水輪機的正常運行，提高安全生產效率。

大橋水電站位于新疆伊犁地區喀什流域中下游。是托海水電站的二級水電站，總裝機3×5000KW，水輪機基本參數：（1）水輪機型號（2）水輪機工作水頭10米（3）額定功率50000WM（4）額定流量65立方米每秒（5）額定轉速147轉每分鐘。該水電站2013年發電投產，2014年11月底，2#機組在試運行過程中，水輪機振動、擺度嚴重超標，機組只能帶500KW的負荷，基于這種情況，成立攻關小組，對2#機組解體，進行全面檢查。現將大橋電站2#機組水輪機轉輪故障原因查找、分析及處理方法進行以下介紹，以便同行引以為鑒。

1 機組震動、擺度嚴重超標故障原因查找。

(1) 將水輪機分解，拆出轉輪，將轉輪的四片漿葉全部旋轉至零位；

(2) 以5米立車加工平臺作為工作平臺，將轉輪拆除泄水錐后放置在工作平臺上；

(3) 對轉輪的各部位尺寸進行實際測量校核；

(4) 經測量轉輪直徑3000毫米，轉輪室內徑3001毫米；

(5) 轉輪有四片槳葉，將每個漿葉邊緣進行網格式分點，每個槳葉邊緣劃分30個點，四片槳葉一共劃分了120個點，將這120個點對應平臺測量高度距離。根據四片槳葉的對稱性原理，相同網格內劃分的相同對應點與平臺之間高度距離應該是等值的，通過實際測量發現，相同對應點與平臺之間高度距離有偏差，最大偏差值達到50毫米。

通過對數據偏差原因進行仔細分析判斷，發現制造廠家在安裝漿葉過程中，發生嚴重質量事故，使水輪機轉輪槳葉在零位時，旋轉角度發生安裝偏差，經測量四片漿葉有兩片安裝角度偏差8度，有一片偏差5度，只有一片安裝正常無偏差。

2 故障原因分析

通過對轉輪實際加工尺寸的測量校核不難看出，導致2#機組水輪機試運行過程中發生震動、擺動嚴重超標的直接原因是：

生產廠家在轉輪葉片的安裝過程中發生嚴重質量事故，四片漿葉有三片安裝角度發生重大偏差，致使水輪機轉輪在運行過程中，由于轉輪漿葉安裝角度偏差，使轉輪在水能力的作用下，產生巨大的垂直于發電機組大軸的水平方向的推力，在此巨大水平力的推動作用下，水輪機轉輪在旋轉過程中發生掃堂，葉片與轉輪室發生摩擦和碰撞，最終導致2#機組水輪機試運行過程中發生震動、擺動嚴重超標的現象。轉輪室的內徑3001毫米，轉輪直徑3000毫米，轉輪旋轉過程中單邊間隙只有0.5毫米，間隙太小也是發生轉輪運行過程中掃堂的直接原因。

3 故障處理方法

故障原因已經找到并分析清楚，下一步就是如何處理，設法將漿葉安裝偏差的角度糾正過來即可。

3.1 轉輪漿葉旋轉工作原理

由于軸流轉漿式轉輪槳葉的轉動是靠液壓進行驅動的，其驅動力靠液壓油進行傳動，槳葉在垂直于水輪機軸的方向一定范圍內可以轉動，當水輪機導葉開度從0-100%進行調整，那么槳葉的角度從負8度—18度之間進行轉動，漿葉是如何轉動的呢？其轉動原理如下，轉輪的腔體內有一個活塞缸體，活塞桿的一頭連接著四個活動的連桿支架，每一個連接支架與一個漿葉的葉片相連接，當活塞桿做上下運動時，驅動四個連接支架運動，四個連接支架帶動四個漿葉葉片做旋轉運動，完成漿葉的調整運動過程。

3.2 具體處理步驟

3.2.1 增大水輪機轉輪與轉輪室之間的安裝間隙

我們對水輪機轉輪直徑進行加工處理，將轉輪直徑由3000毫米加工至2998毫米，減小2毫米，這樣使水輪機轉輪與轉輪室之間的單邊間隙達到1毫米，杜絕轉輪旋轉過程中與轉輪室發生摩擦掃堂，使水輪機安全運行。

3.2.2 調整轉輪漿葉葉片的初始安裝角度(1)拆除轉輪腔體內的活塞桿與四個連接支架的連接螺栓；(2)將漿葉葉片的旋轉角度全部調整到零位，初始安裝角度；

(3) 分別測量四個連接支架與活塞桿之間的精確距離，分別是2.5毫米、2.5毫米、2毫米；

(4) 拆除活塞缸體和四個連接支架；

(5) 在三個連接支架的圓形套管內分別加裝厚度為2.5、2.5、2毫米的圓形墊片；

(6) 回裝轉輪腔體內的活塞缸體，活塞桿與四個連接支架的連接螺栓；

(7) 將活塞桿調至初始頂缸位置，此時測量四個漿葉葉片的初始角度全部在零位，故障處理到此結束。

4 結語

2#水輪機組經過本次故障處理之后完全恢復正常運行，各項指標滿足國家規范的要求。本次故障處理難度非常大，需要高難度的加工處理，為我廠在此類工作方面提供了寶貴經驗。