淺析水輪機發生多根剪斷銷剪斷事故時的應急處理

宋偉慶

（國網湖北省電力公司黃龍灘水力發電廠,湖北 十堰 442000）

淺析水輪機發生多根剪斷銷剪斷事故時的應急處理

宋偉慶

（國網湖北省電力公司黃龍灘水力發電廠,湖北 十堰 442000）

本文重點分析了水輪機運行中發生多根剪斷銷剪斷事故時的風險因素，并提出了發生多根剪斷銷剪斷事故時的應急操作步驟以及檢修完畢后的恢復操作步驟，以供參考。

多根剪斷銷；剪斷；應急操作

水輪機剪斷銷在運行中發生剪斷，是為了防止因導葉被異物卡澀等某種原因造成導水機構無法關閉而損壞，通過剪斷銷的剪斷，使故障導葉脫離控制，其它導葉仍可正常轉動，有效保護水輪機導水機構。但是在正常運行中，水輪機剪斷銷發生剪斷故障，會造成水輪發電機組被迫減負荷或停機處理。如果發生一次剪斷三根及以上事故時，水輪機運行工況嚴重惡化，必須緊急停機，停機過程中遇到的操作風險和技術分析也較復雜，運行人員在緊急停機過程中稍有不慎，很容易造成事故擴大。并且在事故處理后的試驗和恢復操作同樣存在較大安全風險。因此水輪機剪斷銷剪斷事故是運行人員必須掌握的一項重要技能。本文重點分析發生三根及以上剪斷事故時的操作風險與應急處理。

1 水輪機運行中發生多根剪斷銷剪斷事故時的風險分析

1.1 水輪機工況發生惡化造成水輪發電機組損壞風險。因水輪機受到的水流沖擊不均衡，使得水輪機葉片受到的不平衡力﹑水流紊亂造成空蝕作用加劇。同時水輪機擺度和振動嚴重增大，水輪發電機組導軸承及承重軸承也因此受到很大影響，造成軸承嚴重摩擦，損傷瓦面，軸承濕度短時間內迅速上升，甚至燒瓦。剪斷的根數越多，損害程度越大。水輪機事故運轉時間越長，損傷也越大。

1.2 緊急停過程中的操作風險：1.2.1現場判斷時間長，增加了水輪機運轉時間。通常情況下，水輪機剪斷銷信號器是以串聯的方式聯接。任一剪斷銷發生剪斷時，因信號器的破裂引起回路斷線，信號繼電器失壓動作發出故障信號。此時雖已迅速發出剪斷信號，但并不能反映有幾根剪斷銷剪斷。而是需要運行人員迅速到現場核實。這就增加了水輪機的事故運轉時間，造成損害程度增加。1.2.2 緊急停機過程中易造成事故擴大。同時發生多根剪斷銷剪斷事故時，大多數可能是調節機構或壓力管道內出現了嚴重故障，應迅速緊急停機。但為避免水輪機及導水機構進一步損壞，操作過程相對復雜。稍有不慎，反而造成事故擴大。一方面，停機前應降低機組有功出力，不得執行急停。因為調速環和剪斷銷拐臂受力不均，如果動作幅度過大，會造成其它剪斷銷繼續剪斷。另一方面，在降低機組有功出力，緩慢關閉導葉后，仍然不能直接執行停機操作，因為此時機組導葉仍保持著空載開度。若執行停機操作，調速器會聯動迅速關閉導葉，同樣會造成其它剪斷銷剪斷。再者，為減少機組事故運轉時間以及水輪機損壞，需迅速切斷水源，也就是先落下機組進水口工作閘門。但在機組過機流量減少過程中，調速器為跟蹤現有負荷或空載開度，會自動加大導葉開度，加重對水輪機及調節機構的損害。

1.2.3 檢修處理完畢后的恢復操作較復雜。在檢修人員更換機組剪斷銷后，運行人員要將機組恢復至備用狀態。在恢復操作前，應先做一些相關試驗，以確認故障已排除，機組調節系統工作正常。首先，在機組壓力管道充水前，應進行調速器無水試驗，即來回操作導葉，檢查調節機構及剪斷銷工作正常。其次，在壓力管道充水后，同樣應進行一次自動開機至空載試驗，檢查調節機構及剪斷銷工作正常。

2 發生多根剪斷銷剪斷事故下的應急操作步驟

在掌握了水輪機發生多根剪斷銷剪斷事故的運行和操作風險后，操作起來就可以做到處變不驚，得心應手。

2.1 判斷應迅速準確。在監控系統發出水輪機剪斷銷剪斷信號時，應立即安排人員現場核實，核實過程中切不可看到一根剪斷后，即認為故障也找到。應對所有剪斷銷快速檢查，防止遺漏。檢查完畢，現場通過電話立即向控制室匯報。同時應將調速器立即切至手動運行，派專人監護。

2.2 立即落下機組進水口工作閘門。現場核實有三根及以上剪斷銷剪斷后，應立即選擇落下機組進水口工作閘門。可不用事先緩慢降低負荷，因為水輪機此時工況很差，運轉時間越長，損害越大。只要過機水源切斷，水輪機失去了紊流沖擊，即轉至穩定狀態，水輪機擺度及振動恢復正常，這是使水輪機脫離異常工況最快速﹑最有效的方法。但特別注意的是，先行必須將調速器切至手動，防止流量下降造成調速器自動加大導葉開度。

2.3 執行停機操作。在落下機組進水口工作閘門后，機組此時顯示不定態﹑有功為負值，相當于調相狀態，還應繼續操作將機組停機。但如果按正常執行停機流程，調速器會聯動使導葉迅速全關。此時，由于調節機構在無水狀態下動作導葉全關，接力器及調速環動作雖有不平衡力，但一般不會造成其它剪斷銷剪斷，即使有剪斷現象，僅增加了剪斷的根數，水輪機在無水的穩定狀態，不會增加損壞程度。也可手動將導葉緩慢全關，然后再執行自動停機流程。無論哪種方式停機，都應觀察導葉動作過程，以幫助分析事故原因，并在停機后配合檢修人員進行全面檢查分析﹑處理更換剪斷銷。

3 檢修完畢后的恢復操作步驟

3.1 調速器無水試驗。在機組剪斷銷全部更換完畢后，應進行調速器無水試驗及空載試驗。以確認故障已排除，調節機構工作正常。無水試驗時，手動操作導葉全關至全開，再全開至全關，反復操作幾次，操作過程中監視調節機構動作平衡，剪斷銷及信號器完好。

3.2 調速器空載試驗。在做完調速器無水試驗后，對壓力管道進行充水，然后進行空載試驗。空載試驗應選擇自動開機方式進行。因為自動開機的導葉動作幅度和速度都比手動要大，選擇自動開機更符合機組并網運行的要求。在試驗前，應做好事故預想，各重要部位留人監視。在空載試驗正常后，機組全面恢復備用。

結語

綜合上述風險分析，水輪機在遇突發多根剪斷銷剪斷事故時的運行及操作風險，遠比單根剪斷銷剪斷時的應急處理難度大得多。但只要掌握了多根剪斷銷剪斷事故下的風險，判斷準確和操作得當，應急處理就變得簡單易行。剪斷銷剪斷是水輪機運行中的常見故障，是運行人員應掌握的必修課，應將多根剪斷銷剪斷事故做為經常訓練的應急演練項目。有條件的話，可以對水輪機剪斷銷信號回路做進一步改進。改變串聯方式下無法判斷剪斷根數的弊端，將信號回路改為并聯方式，使每一根剪斷時都能夠發出剪斷信號，為運行人員迅速判斷提供有利條件，減少水輪機事故下的運轉時間及降低水輪機受損害的程度。

[1]彭澤元．對水輪機導葉剪斷銷拆卸工具的改進[J]．水力發電，1986（08）．

[2]王恆善．對我國水輪機結構改進措施的探討[J]．四川水力發電，1982（02）．

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