水輪機(jī)運(yùn)行中的故障處理分析

卜陽

【摘 要】水輪機(jī)在水電站運(yùn)行發(fā)電中有著至關(guān)重要的作用，將水輪機(jī)置于水電站中水庫上游，水輪機(jī)在水流沖刷作用下，自身會(huì)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能，為發(fā)電機(jī)運(yùn)行提供動(dòng)力。水輪機(jī)只有正常運(yùn)行，才能保證水電站處于正常工作狀態(tài)。但是在實(shí)際中，水輪機(jī)的工作時(shí)間多了，也會(huì)產(chǎn)生一些故障，影響發(fā)電效率。水電站的維修人員應(yīng)做好水輪機(jī)的日常檢修。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)；運(yùn)行故障；處理措施

1 水輪機(jī)運(yùn)行中的故障

1.1 水導(dǎo)瓦溫度過高故障

水導(dǎo)瓦指的是巴氏合金軸瓦，其在水輪機(jī)中的作用就是使轉(zhuǎn)軸在運(yùn)行中保持在原來的位置上，不會(huì)發(fā)生位移，并且使水輪機(jī)組的中心在同一條直線上。在實(shí)際水輪機(jī)運(yùn)行過程中，水導(dǎo)瓦發(fā)揮作用時(shí)間有限，因?yàn)檗D(zhuǎn)軸和軸瓦之間有直接接觸的地方，兩者在機(jī)組運(yùn)行中，不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)摩擦，摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，會(huì)使兩者自身的溫度飆升，一直到兩者中的一種達(dá)到溫度承受極點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致其罷工。相對轉(zhuǎn)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(tài)，形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)軸的變化就是表面因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生拉毛，當(dāng)軸瓦作用時(shí)間到限，水輪機(jī)組之間會(huì)在第一時(shí)間發(fā)生相對位移，并且自身會(huì)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)[1]。水導(dǎo)瓦溫度過高原因有三方面，其一是為了減少轉(zhuǎn)軸和軸瓦磨擦，會(huì)在兩者接觸的部位添加潤滑油，潤滑油在使用過程中，數(shù)量和質(zhì)量都不能保持原來的狀態(tài)，質(zhì)量失去常態(tài)，是因?yàn)橄嚓P(guān)部位發(fā)生漏水，或者外界水進(jìn)入到潤滑油中，都會(huì)使?jié)櫥椭械乃嵝晕镔|(zhì)發(fā)揮作用，使?jié)櫥偷臐櫥材軠p弱。其二潤滑油數(shù)量減少，一部分是因?yàn)闇p少摩擦消耗掉，另一部分就是相關(guān)機(jī)組的運(yùn)行振動(dòng)，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(huì)過快，使其永遠(yuǎn)在熔點(diǎn)之下，在相關(guān)部位，會(huì)安裝冷卻器降溫，如果冷卻器罷工，軸瓦熔點(diǎn)很容易達(dá)到。

1.2 機(jī)組過速故障

機(jī)組的運(yùn)行速度只有和額定轉(zhuǎn)速相差無幾時(shí)，才能保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。但在實(shí)際中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)組過速現(xiàn)象，即轉(zhuǎn)速不在規(guī)定的范圍內(nèi)，速度過大，會(huì)直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)組部位產(chǎn)生離心現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行就會(huì)失去常態(tài)，主要表現(xiàn)在其會(huì)發(fā)生位置移動(dòng)，自身還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，在這個(gè)過程中，不停振動(dòng)的機(jī)組會(huì)和其他部位發(fā)生摩擦，速度過大，沖擊力也大，部位磨損也會(huì)很嚴(yán)重。造成機(jī)組轉(zhuǎn)速過快的原因有兩方面，其一機(jī)組即使處于正常的轉(zhuǎn)速時(shí)，本身運(yùn)行也會(huì)克服諸多負(fù)荷。但是當(dāng)負(fù)荷減少或者沒有時(shí)，轉(zhuǎn)速飆升是必然的，并且發(fā)生的時(shí)間很快，在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，如果導(dǎo)葉不能發(fā)揮阻擋作用，機(jī)組轉(zhuǎn)速會(huì)超過滿載轉(zhuǎn)速，并和其相差甚遠(yuǎn)，離心運(yùn)動(dòng)也會(huì)逐漸很顯著。其二機(jī)組轉(zhuǎn)速受調(diào)速器影響，如果相關(guān)的調(diào)速參數(shù)在一開始就沒有經(jīng)受審查，調(diào)速器執(zhí)行錯(cuò)誤的調(diào)速指令，轉(zhuǎn)速自然會(huì)發(fā)生變化，速度過快就是其中一種[2]。

1.3 轉(zhuǎn)輪運(yùn)行時(shí)的故障

主要有兩種，分別是斷裂和空蝕，這兩者和轉(zhuǎn)輪質(zhì)量有關(guān)，轉(zhuǎn)輪質(zhì)量又和其材質(zhì)以及性能發(fā)揮程度有關(guān)，還和制造工藝水平有關(guān)。轉(zhuǎn)輪在運(yùn)行中，會(huì)和相關(guān)的機(jī)組部位發(fā)生碰撞摩擦，如果轉(zhuǎn)輪材質(zhì)不過關(guān)，很容易在碰撞的過程中，本身發(fā)生裂縫，長期作用下，縫隙會(huì)變大，直至轉(zhuǎn)輪不能保持原來的狀態(tài)，也就是發(fā)生斷裂。空蝕是作用在轉(zhuǎn)輪上的水流流速突然增大，在巨大的沖擊力作用下，水會(huì)汽化，轉(zhuǎn)輪也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕程度強(qiáng)弱和轉(zhuǎn)輪表面是否光滑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)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(chǎn)生空蝕的地方。如果轉(zhuǎn)輪表面粗糙，高低不平，也就相當(dāng)于將轉(zhuǎn)輪分割成無數(shù)部分，抗沖擊能力以及腐蝕能力就會(huì)下降。但是即使轉(zhuǎn)輪表面光滑，在水流長期作用下，表面不會(huì)保持原來的狀態(tài)，相對的抗腐蝕能力就會(huì)減弱，直至轉(zhuǎn)輪運(yùn)行出現(xiàn)故障。

1.4 剪斷銷間斷故障

剪斷銷主要作用對象是導(dǎo)水葉，輔助其抵抗相關(guān)的剪力，使導(dǎo)水葉能完全發(fā)揮到水功能，進(jìn)而使進(jìn)入水輪機(jī)的水流量以及流速均勻，使水輪機(jī)機(jī)組不會(huì)失常。剪斷銷位置在導(dǎo)水葉拐臂和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接處。剪斷銷承受相關(guān)剪力也有有極限的，達(dá)到極點(diǎn)，剪斷銷韌度減小，本身對剪斷，就不能對導(dǎo)水葉起到保護(hù)作用，導(dǎo)水葉失常，導(dǎo)水后面的環(huán)節(jié)也會(huì)受到影響，最終使機(jī)組不符合工作條件。剪斷銷間斷的主要原因是在所有的機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)水葉卻處于靜止?fàn)顟B(tài)，和其連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)通過剪斷銷，出現(xiàn)帶動(dòng)導(dǎo)水葉運(yùn)行的趨勢，如果這個(gè)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(tài)。另外，導(dǎo)水葉在開始運(yùn)行或運(yùn)行結(jié)束時(shí)，本身突然發(fā)生變動(dòng)，剪斷銷的反應(yīng)時(shí)間慢，抗剪能力就不能抵消導(dǎo)水葉帶來的水流沖擊力[3]。

2 水輪機(jī)運(yùn)行故障的處理措施

2.1 水導(dǎo)瓦溫度過高的處理方法

水導(dǎo)瓦溫度升高也有好幾種情況，維修人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的處理方法。主要有兩種，其一，水導(dǎo)瓦溫度發(fā)生變化時(shí)，相關(guān)的測溫設(shè)備會(huì)給出提示，數(shù)值會(huì)發(fā)生波動(dòng)，如果數(shù)值波動(dòng)趨勢不大，但卻保持上升趨勢，如果機(jī)組還保持正常的工作狀態(tài)，維修人員就要在其運(yùn)行狀態(tài)下首先檢查測溫設(shè)備是否出現(xiàn)故障，如果檢查結(jié)果正常，就要對冷卻器進(jìn)行故障檢查，還要對潤滑油的數(shù)量以及質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，看這兩者是否滿足運(yùn)行條件。其二，測溫設(shè)備的數(shù)值出現(xiàn)大趨勢波動(dòng)，并且機(jī)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(tài)，并對引起水導(dǎo)瓦發(fā)熱的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，對相關(guān)部位以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)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(jù)。

2.2 機(jī)組過速的處理方法

機(jī)組轉(zhuǎn)速在飆升且超過滿載轉(zhuǎn)速并不斷增大時(shí)，維修人員要先觀察機(jī)組過速是因?yàn)樨?fù)荷減少還是調(diào)速器故障[4]。只有確定了大體方向，才能進(jìn)行細(xì)節(jié)分析。如果是因?yàn)榍罢撸炔榭丛跈C(jī)組過速運(yùn)行中，導(dǎo)葉等保護(hù)裝置是否啟動(dòng)運(yùn)行著，然后就可以對機(jī)組檢修狀態(tài)進(jìn)行決定，如果導(dǎo)葉出于罷工狀態(tài)，或者保護(hù)功能減弱，為了減少機(jī)組磨損，就要使其處于休息狀態(tài)，如果關(guān)閉機(jī)組開關(guān)已經(jīng)來不及，可以對水輪機(jī)的總閥進(jìn)行操作。

2.3 處理水輪機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪表面保持光滑，保證其整體性。長期運(yùn)行的轉(zhuǎn)輪表面會(huì)多多少少出線空蝕現(xiàn)象，要想使其保持正常工作狀態(tài)，就要去掉空蝕，在進(jìn)行性能強(qiáng)化，去掉空蝕要注意將表面重新打磨成光滑狀態(tài)，性能彌補(bǔ)強(qiáng)化，就是對其預(yù)熱電焊，預(yù)熱溫度要控制在一定范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

水輪機(jī)在水電站中是不可或缺的，水輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障也是可以預(yù)測到的，維修人員要做的就是對出現(xiàn)故障的水輪機(jī)部位做好相關(guān)的檢修記錄，還要做好日常維護(hù)，使水輪機(jī)失常狀態(tài)出現(xiàn)的頻率少一些。

【參考文獻(xiàn)】

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

[2]林繁鑫.水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)抽動(dòng)故障及其消除措施[J].科技與企業(yè)，2015，（09）：238.

[3]王國民.水輪機(jī)運(yùn)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(jī)運(yùn)行中的故障與處理方法[J].中國水運(yùn)（下半月），2012，（12）：116-117.

[責(zé)任編輯：張濤]