水輪機運行中的故障處理分析

卜陽

【摘 要】水輪機在水電站運行發電中有著至關重要的作用，將水輪機置于水電站中水庫上游，水輪機在水流沖刷作用下，自身會旋轉，產生機械能，為發電機運行提供動力。水輪機只有正常運行，才能保證水電站處于正常工作狀態。但是在實際中，水輪機的工作時間多了，也會產生一些故障，影響發電效率。水電站的維修人員應做好水輪機的日常檢修。

【關鍵詞】水輪機；運行故障；處理措施

1 水輪機運行中的故障

1.1 水導瓦溫度過高故障

水導瓦指的是巴氏合金軸瓦，其在水輪機中的作用就是使轉軸在運行中保持在原來的位置上，不會發生位移，并且使水輪機組的中心在同一條直線上。在實際水輪機運行過程中，水導瓦發揮作用時間有限，因為轉軸和軸瓦之間有直接接觸的地方，兩者在機組運行中，不可能保持靜止狀態，所以就會產生運動摩擦，摩擦會產生熱量，會使兩者自身的溫度飆升，一直到兩者中的一種達到溫度承受極點，進而導致其罷工。相對轉軸來說，軸瓦的承受極限值比較小一些，所以其不僅不能保持正常的工作狀態，形態也會發生變化，轉軸的變化就是表面因為摩擦產生拉毛，當軸瓦作用時間到限，水輪機組之間會在第一時間發生相對位移，并且自身會旋轉振動[1]。水導瓦溫度過高原因有三方面，其一是為了減少轉軸和軸瓦磨擦，會在兩者接觸的部位添加潤滑油，潤滑油在使用過程中，數量和質量都不能保持原來的狀態，質量失去常態，是因為相關部位發生漏水，或者外界水進入到潤滑油中，都會使潤滑油中的酸性物質發揮作用，使潤滑油的潤滑共能減弱。其二潤滑油數量減少，一部分是因為減少摩擦消耗掉，另一部分就是相關機組的運行振動，使其不能待在原來的位置。其三，為了使軸瓦的溫度飆升不會過快，使其永遠在熔點之下，在相關部位，會安裝冷卻器降溫，如果冷卻器罷工，軸瓦熔點很容易達到。

1.2 機組過速故障

機組的運行速度只有和額定轉速相差無幾時，才能保持正常的運行狀態。但在實際中，經常會出現機組過速現象，即轉速不在規定的范圍內，速度過大，會直接導致轉動的機組部位產生離心現象，機組運行就會失去常態，主要表現在其會發生位置移動，自身還會產生振動，在這個過程中，不停振動的機組會和其他部位發生摩擦，速度過大，沖擊力也大，部位磨損也會很嚴重。造成機組轉速過快的原因有兩方面，其一機組即使處于正常的轉速時，本身運行也會克服諸多負荷。但是當負荷減少或者沒有時，轉速飆升是必然的，并且發生的時間很快，在這個時間范圍內，如果導葉不能發揮阻擋作用，機組轉速會超過滿載轉速，并和其相差甚遠，離心運動也會逐漸很顯著。其二機組轉速受調速器影響，如果相關的調速參數在一開始就沒有經受審查，調速器執行錯誤的調速指令，轉速自然會發生變化，速度過快就是其中一種[2]。

1.3 轉輪運行時的故障

主要有兩種，分別是斷裂和空蝕，這兩者和轉輪質量有關，轉輪質量又和其材質以及性能發揮程度有關，還和制造工藝水平有關。轉輪在運行中，會和相關的機組部位發生碰撞摩擦，如果轉輪材質不過關，很容易在碰撞的過程中，本身發生裂縫，長期作用下，縫隙會變大，直至轉輪不能保持原來的狀態，也就是發生斷裂。空蝕是作用在轉輪上的水流流速突然增大，在巨大的沖擊力作用下，水會汽化，轉輪也會出現相應的腐蝕現象。腐蝕程度強弱和轉輪表面是否光滑有關，如果轉輪表面光滑度能使其看起來為一整體，即使水流沖擊力度大，也沒有作用產生空蝕的地方。如果轉輪表面粗糙，高低不平，也就相當于將轉輪分割成無數部分，抗沖擊能力以及腐蝕能力就會下降。但是即使轉輪表面光滑，在水流長期作用下，表面不會保持原來的狀態，相對的抗腐蝕能力就會減弱，直至轉輪運行出現故障。

1.4 剪斷銷間斷故障

剪斷銷主要作用對象是導水葉，輔助其抵抗相關的剪力，使導水葉能完全發揮到水功能，進而使進入水輪機的水流量以及流速均勻，使水輪機機組不會失常。剪斷銷位置在導水葉拐臂和傳動機構連接處。剪斷銷承受相關剪力也有有極限的，達到極點，剪斷銷韌度減小，本身對剪斷，就不能對導水葉起到保護作用，導水葉失常，導水后面的環節也會受到影響，最終使機組不符合工作條件。剪斷銷間斷的主要原因是在所有的機械設備正常運行時，導水葉卻處于靜止狀態，和其連接的傳動機構會通過剪斷銷，出現帶動導水葉運行的趨勢，如果這個拉力超過剪斷銷本身的抗剪能力，剪斷銷就不能保持原來狀態。另外，導水葉在開始運行或運行結束時，本身突然發生變動，剪斷銷的反應時間慢，抗剪能力就不能抵消導水葉帶來的水流沖擊力[3]。

2 水輪機運行故障的處理措施

2.1 水導瓦溫度過高的處理方法

水導瓦溫度升高也有好幾種情況，維修人員應根據實際情況，選擇合適的處理方法。主要有兩種，其一，水導瓦溫度發生變化時，相關的測溫設備會給出提示，數值會發生波動，如果數值波動趨勢不大，但卻保持上升趨勢，如果機組還保持正常的工作狀態，維修人員就要在其運行狀態下首先檢查測溫設備是否出現故障，如果檢查結果正常，就要對冷卻器進行故障檢查，還要對潤滑油的數量以及質量進行檢驗，看這兩者是否滿足運行條件。其二，測溫設備的數值出現大趨勢波動，并且機組中心也不能在同一條直線上，為了減小影響，維修人員要使其處于休息狀態，并對引起水導瓦發熱的原因進行詳細分析，對相關部位以及相關設備進行質量以及性能檢查。只有找到故障處以及故障原因，才能使維修人員有了有的放失的依據。

2.2 機組過速的處理方法

機組轉速在飆升且超過滿載轉速并不斷增大時，維修人員要先觀察機組過速是因為負荷減少還是調速器故障[4]。只有確定了大體方向，才能進行細節分析。如果是因為前者，要先查看在機組過速運行中，導葉等保護裝置是否啟動運行著，然后就可以對機組檢修狀態進行決定，如果導葉出于罷工狀態，或者保護功能減弱，為了減少機組磨損，就要使其處于休息狀態，如果關閉機組開關已經來不及，可以對水輪機的總閥進行操作。

2.3 處理水輪機轉輪故障的措施

主要針對空蝕這一故障，無論是哪種方法，主要的處理原理就是使轉輪表面保持光滑，保證其整體性。長期運行的轉輪表面會多多少少出線空蝕現象，要想使其保持正常工作狀態，就要去掉空蝕，在進行性能強化，去掉空蝕要注意將表面重新打磨成光滑狀態，性能彌補強化，就是對其預熱電焊，預熱溫度要控制在一定范圍內。

3 結語

水輪機在水電站中是不可或缺的，水輪機運行中出現故障也是可以預測到的，維修人員要做的就是對出現故障的水輪機部位做好相關的檢修記錄，還要做好日常維護，使水輪機失常狀態出現的頻率少一些。

【參考文獻】

[1]張良.水輪機運行中的故障處理方法探析[J].中國高新技術企業，2015，（32）：61-62.

[2]林繁鑫.水輪機調速器系統抽動故障及其消除措施[J].科技與企業，2015，（09）：238.

[3]王國民.水輪機運行故障及其處理研究[J].黑龍江科技信息，2014，（34）：74.

[4]王穎.試析水輪機運行中的故障與處理方法[J].中國水運（下半月），2012，（12）：116-117.

[責任編輯：張濤]