淺析水輪機運行中的故障分析及處理措施

劉翱 田儒平

摘 要：水電站中，水輪機發揮著重要的作用。水輪機持續運轉，在運行中存在故障是在所難免的，這就需要針對故障采取有效的措施解決。本論文著重于研究水輪機運行中的故障分析及處理措施。

關鍵詞：水輪機;運行;故障分析;處理措施

引言：

水電站要保持良好的運行狀態，水輪機發揮著重要的作用。水輪機的運行要穩定，這是確保水電站安全可靠運行的基礎。在水輪機運行的過程中發生故障問題是很正常的，需要具有針對性地采取有效的處理措施解決。

一、水輪機運行過程中所存在的故障

（一）水輪機運行過程中所存在的剪斷銷剪斷的故障

當水輪機處于運行狀態的時候，受到由于水流沖擊的壓力比較大，而且旋轉的速度很高，就會有各種機械振動產生，而且還有可能存在磨損的問題。在傳動機構與導水葉拐臂之間有連接器，剪斷銷剪斷就有可能發生在這個部位。導水葉開關的速度是非常快的，水流壓力不斷提升，就會出現剪斷銷被剪斷的問題，與正常的操作力相比，導水葉的剪力是非常大的，當超過操作力的2倍的時候，運行就無法控制[1]。剪斷銷作為核心保護裝置，如果導水葉正處于運行狀態下，調速環帶動拐臂轉動，剪斷銷由于需要承受的剪力非常大，因此容易造成毀壞，導致水輪機產生故障。

（二）水輪機運行過程中所存在的機組過速的故障

機組過速故障，就是在正常開機和正常停機的過程中，調速器會失去控制，由此導致機組運轉的速度快速升高。如果機組的運轉速度遠遠超過規定的數值，轉動部位的離心率就會增大，擺度也會增大，就會使得轉動部分碰撞到固定部分，導致脫節。采用科學調查的方法對這種現象進行研究，就可以明確超過的運轉速度已經達到40%，當機組帶運行的過程中，會出現負荷被甩掉的問題，此時就會產生導葉關閉的速度太慢，不能正常地發揮其功能，水輪機就會產生故障。

（三）水輪機運行過程中所存在的水輪機空化與空蝕故障

水輪機運行過程中會出現空化的問題或者空蝕的問題。水輪機的轉輪所具有的抗腐蝕性決定于組織表面的光滑程度以積極細密的程度?，F在的水輪機轉輪在加工上會受到各種工藝的影響，包括水輪機所使用的材質、所具備的性能以及熱處理技術水平，加之運行的水質環境的影響，都會導致故障問題。轉輪處于運行狀態的時候，受到這些因素的影響會產生空化的問題、空蝕的問題，甚至會出現斷裂的故障，如果設備的運行過于頻繁，不斷地產生震動，就會導致轉輪出現裂紋，水輪機的故障發生幾率提升[2]。

（四）水輪機運行過程中所存在的軸承瓦溫異常升高故障

水輪機運行中，各個軸承瓦溫的溫度升高是較為常見的故障。出現這種現象主要體現在幾個方面。其一，當冷卻水中斷或者出現冷卻水的壓力快速降低的石灰，導軸承的油溫就會提升。出現這種現象的主要原因是由于冷卻水管堵塞或者供水閥門損壞的結果;其二，如果潤滑油不足以發揮潤滑的作用，就無法形成具有保護性的油膜，水輪機的部位會使用巴氏合金軸瓦對轉軸加以固定，如果出現了漏油的現象或者甩油的現象的時候，是由于排油的閥門松散或者油槽沒有良好的密封，就會導致漏油的問題[3];其三，如果潤滑油已經變質了，導軸承中就有可能存在冷卻器漏水的問題，此時潤滑油中會融入水，潤滑的效果大大降低，此時增大機組運行的過程中與軸瓦之間產生摩擦力，使得軸瓦的溫度快速升高。

（五））水輪機運行過程中所存在的出力不足故障

當水輪機運轉的過程中出現出力不足的問題的時候，導葉的開度與額定運轉速度不一直，水輪機的出力效果就會有所降低。水流動的過程中，其中會有各種雜物，導致水輪機的內部導水機構被卡主，不能有效運行[4]。水輪機的相關設備沒有及時更新，老化的設備，加之絕緣降低，使得水輪機組的實際運行水平遠遠地超過正常的運行水平。水輪機組不能處于良好的運行狀態，工作效率必然降低，就會導致資金大量損耗，成本提升。

二、水輪機運行故障的處理措施

（一）水輪機運行中機組過速的處理措施

水輪機運行的過程中，如果發現機組缺失水輪機下閥，就要將進水口閥門關閉。在開機或者停機的過程中，調速器不能很好地發揮作用，剪斷銷被剪斷，就會產生故障。此時需要將水輪機的下閥及時關閉。當水輪機處于運行狀態的時候，如果負荷突然失去了，就要使用過速保護裝置對負荷的情況做出，看看將水輪機下閥關閉，還手動緊急停機[5]。

（二）水輪機運行中軸承瓦溫度過高的處理措施

隨著溫度的升高，會出現擺度幅度過大以及機組的振動變化幅度過大的問題，此時就要及時設備就要停止運轉，將軸承拆開，對瓦面進行檢查，看看軸承瓦之間的縫隙是否有毀的封問題，還要對油水管路詳細檢查，對軸承的油位進行檢查，看看冷卻水系統的運行狀態以及與測溫系統的異常狀況是否存在關聯性。

通常溫度的上升是循序漸進的，擺度處于正常的運行狀態，機組振動也非常正常，此時就不需要停機，需要對油位進行排查，查看測溫系統是否存在異常狀況，看看冷卻水流量與壓力是否存在異常。如果對于故障原因不能在短時間內診斷出來，就要針對溫度持續攀升的問題采用停機的方法查看[6]。

（三）水輪機運行中水輪機出力不足的處理措施

當水輪機運行的過程中處于滿負荷狀態的時候，查看是否存在負荷波動幅度非常大的問題，看看水輪機的導葉是否已經被氣蝕，對導葉的角度控制好;為了避免雜物堵塞水輪機的問題，就要對攔污柵中的雜質及時清理。為了保證水輪機安全穩定地運轉，使得故障的發生率大大降低。

結束語：

通過上面的研究可以明確，水輪機的構成上來看，是由各種機械部件組成的。當水輪機處于運行狀態是時候，隨著水流的沖刷二旋轉，從而獲得機械能，為發電機就是在這個動力下運行的。水力發電站為自動化運行，現場沒有人員操作，采用了遠程控制的方式。由于水輪機的構造復雜，運行的過程中會受到各種因素的影響，必然會引發故障。這就需要采取有效的措施解決。

參考文獻：

[1] 陳保家， 張海龍. BP神經網絡在水輪機振動傳感器故障診斷上的應用[J]. 現代制造， 2017（15）：50-51.

[2] 朱道利， 別雄波. 基于NNARX水輪機調節系統辨識的預測控制與故障診斷[J]. 自動化與儀器儀表， 2017（12）：14-15.

[3] 陳端， 謝婷婷， 張昌兵， et al. 基于RNG k-ε與LES的混流式水輪機渦帶特性與壓力脈動分析[C]// 水力機械學科發展戰略研討會暨第11屆全國水力機械及其系統學術年會. 2017.

[4] 王衛衛. 水輪發電機組故障與處理 ——評《水輪發電機組及其輔助設備運行》[J]. 人民黃河， 2019， 41（09）：25-26.

[5] 束炳芳， 段文華， 李璋. 緊水灘電廠水輪機調速器失控策略的研究與應用[J]. 水電站機電技術， 2017， 40（11）：68-69.

[6] 潘英才， 陰新華. 清遠水利樞紐水輪機導葉連桿脫落原因分析及技術改造[J]. 廣東水利水電， 2019（08）：79-82.