水輪機運行中的故障處理方法探析

摘要：以預防為主，堅持安全生產，采取科學合理的預防，才能夠有效地降低事故發生的概率。文章針對我國水電站的水輪機在運作過程中一些常見的故障進行了相關分析，并結合實際情況提出了一些處理故障的措施，希望能夠給今后出現類似的狀況提供參考。

關鍵詞：水電站；水輪機運行；故障處理；水導瓦；機組過速；轉輪運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV7 文章編號：1009-2374（2015）32-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.033

1 水輪機運行中的常見故障

1.1 水導瓦溫度過高故障

為了保證機組能夠在同一條軸線進行轉動，水輪機部位使用巴氏合金軸瓦來固定轉軸。因為軸瓦與轉軸接觸的間隙比較小，機組在轉動時，由于相互摩擦導致發熱，軸瓦和轉軸的溫度會升高，如果溫度升高到巴氏合金軸瓦的熔點的時候，軸瓦將會被燒壞，轉軸出現拉毛，就會引起水輪機組發生偏離軸線進行旋轉從而振動。導致水導瓦的溫度過高主要有下面三個原因：第一，油變質。軸承內部的潤滑油由于長時間的使用，油中含有水或者其他的酸性雜性，導致油質劣化，從而導致潤滑的性能受到影響，特別是如果軸承內出現大量進水（如冷卻器發生漏水等）的時候，致使冷卻和潤滑的介質改變，則會直接地影響軸承內的潤滑條件，水瓦溫度就會急劇上升；第二，潤滑油減少。軸承的油槽密封不嚴或者排油的閥門沒有關閉嚴密，導致大量的甩油或漏油，由于潤滑油減少而不能形成良好的油膜，導致軸承的溫度升高；第三，冷卻水中斷或冷卻水壓降低。閥門的閥瓣損壞、管道進空氣、冷卻水管堵塞等都會使冷卻器的過流量受到影響，導致冷卻器不能夠正常地發揮作用，從而引起軸承的油溫升高。

1.2 機組過速故障

如果機組的轉速超過了銘牌上規定的轉速的時候，就會致使過速故障發生，如果機組的轉速超過了某個定值，通常超過了規定的轉速的140%之上，機組的轉動部分的離心力就會快速增大，導致機組振動與擺度明顯增大，從而造成固定部分與轉動部分發生碰撞，以至于不斷擴大事故進而導致更多部件被損壞，因此一定要采取有效措施來防止機組轉速過大。導致機組發生過速的主要原因有：第一，機組帶負荷運行的時候，由于種種原因負荷突然被甩掉，如果這時導葉不能關閉或者關閉過慢，機組的轉速則可能升高到額定轉速的120%～140%甚至更高；第二，機組在正常開機停機的過程中，如果出現調速器失控，也會導致機組的轉速急劇上升進而發生過速。

1.3 轉輪運行時的故障

轉輪是水輪機的重要部件，在運行的過程中非常容易導致故障發生。經過分析研究發現，目前轉輪在運行的過程中出現的故障主要有兩種，即斷裂和空蝕。導致空蝕事故發生的原因有很多，所涉及的面也比較廣，例如轉輪的材質、各項的性能指標及在制造轉輪的過程中的熱處理、各種加工工藝等環節都會影響轉輪的質量，所以轉輪出現故障的情況也非常復雜。通常情況下，轉輪抗腐蝕的性能與它的組織細密的程度和表面光滑的程度緊密相連，一般組織越是細密，表面越是光滑，抗腐蝕的性能就越好。但是，轉輪組織的細密程度和表面的光滑程度只能減少空蝕的現象，不能使空蝕完全消失。此外，由于設備頻繁的震動，會導致裂紋隨著空蝕現象出現。

1.4 剪斷銷剪斷故障

剪斷銷是水輪機導水葉的拐臂與傳動機構之間的連接器，是水輪機導水葉一個重要的保護裝置。一般情況下，導水葉在運作的過程中，剪斷銷帶動導水葉轉動的強度足夠大，如果剪力超過正常操作力1.5倍的時候，剪斷銷則會被剪斷，致使導水葉不受控制，事故擴大。如果剪斷銷被剪斷，水輪機的水流會不均勻從而導致機組出現振動，關機的時候不能關閉全部的水流致使機組一直轉動不能停。剪斷銷剪斷的原因主要有：第一，如果導水葉間機械或者卡住的時候，導水葉就不能夠運動，拐臂因為調速環的帶動而轉動，從而產生比較大的剪力，導致剪斷銷剪斷；第二，導水葉開啟或者關閉比較快，增大了水流對導水葉的壓力，由于剪力較大而導致剪斷銷被剪斷。

2 水輪機故障的預防

以預防為主，堅持安全生產，采取科學合理的預防，才能夠有效地降低事故發生的概率。根據筆者多年的工作經驗和水輪機機組運行的具體情況，總結出下面四條預防措施：第一，建立一座發電站，要從設計、設備的選型、調試、安裝等各個環節進行嚴格的把關，要結合電網和電站的具體情況，所選擇的設備要穩定、合格，此外要合理地搭配各種操作方式、報警信號、自動裝置以及保護裝置；第二，要加強對水輪機工作人員進行的業務培訓、安全教育以及素質教育；第三，建立健全的工作制度，如安全管理制度、設備缺陷記錄制度運行、值班制度等各種適合電站需要的制度；第四，要編制出適合該電站生產需要的操作制度和運行規程，制定出各種事故預想以及處理事故的方案，平時要反復加強事故演習，以便發生事故時能夠迅速地做出反應，減少事故帶來的損失。

3 水輪機運行中出現故障的處理方法

3.1 水導瓦溫度過高的處理方法

如果機組水導瓦的溫度比較高的時候，需要從下面的步驟進行分析與處理：第一，如果水導瓦的溫度是慢慢升高，機組擺度、振動沒有異常，不要著急停機。要先檢查它的測溫系統是不是正常、冷卻水的流量和水壓是不是正常以及油位是不是正常。如果不能夠迅速地判斷原因且溫度持續升高，需要馬上停機檢查；第二，如果溫度突然升高，機組的振動與擺度也突然變大，需要馬上緊急停機。要徹底檢查冷卻水系統、測溫系統、水導油槽的油位、油質以及油水管路等情況，尋找原因。如果有必要可以拆開水導，檢查水導瓦的瓦面與間隙之間的磨損情況，對其進行合理的修復。

3.2 機組過速的處理方法

第一，如果機組出現過速時，不要心慌，要保持冷靜、沉著應對；第二，機組運行的過程中，如果突然失去負荷，要檢查過速保護的裝置是否能夠正常動作，如果過速保護動作不正常或者拒動，要馬上手動進行緊急停機，必要時可以關閉水輪機的主閥；第三，如果在開機停機（或者緊急停機）的過程中，由于調速器異常或者剪斷銷剪斷等導致機組轉動過快，這時盡管轉速還沒有達到過速保護運作的額定值，都需要馬上關閉水輪機的主閥。對那些沒有設置主閥的機組，需要馬上關閉機組前的進水口閘門。此外，如果機組的轉速下降到額定轉速35%以下的時候，需要手動制動，從而使機組完全停止運作。

3.3 處理水輪機轉輪故障的措施

第一，轉輪產生的故障主要是空蝕，對空蝕進行焊補與清理的過程中，一般采取手工電弧焊，在電焊之前要先把汽蝕刮干凈，再把毛刺和高點磨掉，接著用氧氣-乙炔焰對其預熱，溫度為200℃左右；第二，以分水刃作為界限，把空蝕分為上下兩個部分分別對其進行堆焊，采用退補焊這種方法把上面部分先堆焊完，再對下面部分進行堆焊。此外，在焊接的時候還要嚴格的檢查葉型，仔細校對并對其進行修正，以便確保能夠滿足焊接條件的要求，從而達到提高轉輪抗蝕性能的目的。

4 結語

如果水輪機發生故障，則會直接致使發電機組不能正常運行。總而言之，水電站要把水輪機在運行過程中對故障的處理放在重要的位置上。選擇水輪機的時候，要加強注重水輪機的質量問題，在日常運行和管理的過程中，要加強事故預防與事故分析，針對不同種事故，沉著冷靜地應對，并采取科學的措施進行處理，在根源上消除或者減少事故發生的概率，以便確保水輪機能夠穩定、持久地運行。

參考文獻

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作者簡介：張良（1979-），男，江西九江人，國網江西省電力公司柘林水電廠水輪機檢修工，技師。

（責任編輯：秦遜玉）