淺析水輪機(jī)運(yùn)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(jī)發(fā)揮著重要的作用。水輪機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)行中存在故障是在所難免的，這就需要針對(duì)故障采取有效的措施解決。本論文著重于研究水輪機(jī)運(yùn)行中的故障分析及處理措施。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);運(yùn)行;故障分析;處理措施

引言：

水電站要保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，水輪機(jī)發(fā)揮著重要的作用。水輪機(jī)的運(yùn)行要穩(wěn)定，這是確保水電站安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。在水輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障問(wèn)題是很正常的，需要具有針對(duì)性地采取有效的處理措施解決。

一、水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的故障

（一）水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的剪斷銷(xiāo)剪斷的故障

當(dāng)水輪機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，受到由于水流沖擊的壓力比較大，而且旋轉(zhuǎn)的速度很高，就會(huì)有各種機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，而且還有可能存在磨損的問(wèn)題。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與導(dǎo)水葉拐臂之間有連接器，剪斷銷(xiāo)剪斷就有可能發(fā)生在這個(gè)部位。導(dǎo)水葉開(kāi)關(guān)的速度是非?？斓模鲏毫Σ粩嗵嵘?，就會(huì)出現(xiàn)剪斷銷(xiāo)被剪斷的問(wèn)題，與正常的操作力相比，導(dǎo)水葉的剪力是非常大的，當(dāng)超過(guò)操作力的2倍的時(shí)候，運(yùn)行就無(wú)法控制[1]。剪斷銷(xiāo)作為核心保護(hù)裝置，如果導(dǎo)水葉正處于運(yùn)行狀態(tài)下，調(diào)速環(huán)帶動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，剪斷銷(xiāo)由于需要承受的剪力非常大，因此容易造成毀壞，導(dǎo)致水輪機(jī)產(chǎn)生故障。

（二）水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的機(jī)組過(guò)速的故障

機(jī)組過(guò)速故障，就是在正常開(kāi)機(jī)和正常停機(jī)的過(guò)程中，調(diào)速器會(huì)失去控制，由此導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的速度快速升高。如果機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，轉(zhuǎn)動(dòng)部位的離心率就會(huì)增大，擺度也會(huì)增大，就會(huì)使得轉(zhuǎn)動(dòng)部分碰撞到固定部分，導(dǎo)致脫節(jié)。采用科學(xué)調(diào)查的方法對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行研究，就可以明確超過(guò)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度已經(jīng)達(dá)到40%，當(dāng)機(jī)組帶運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷被甩掉的問(wèn)題，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)葉關(guān)閉的速度太慢，不能正常地發(fā)揮其功能，水輪機(jī)就會(huì)產(chǎn)生故障。

（三）水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的水輪機(jī)空化與空蝕故障

水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)空化的問(wèn)題或者空蝕的問(wèn)題。水輪機(jī)的轉(zhuǎn)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(xì)密的程度?，F(xiàn)在的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在加工上會(huì)受到各種工藝的影響，包括水輪機(jī)所使用的材質(zhì)、所具備的性能以及熱處理技術(shù)水平，加之運(yùn)行的水質(zhì)環(huán)境的影響，都會(huì)導(dǎo)致故障問(wèn)題。轉(zhuǎn)輪處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，受到這些因素的影響會(huì)產(chǎn)生空化的問(wèn)題、空蝕的問(wèn)題，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂的故障，如果設(shè)備的運(yùn)行過(guò)于頻繁，不斷地產(chǎn)生震動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂紋，水輪機(jī)的故障發(fā)生幾率提升[2]。

（四）水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的軸承瓦溫異常升高故障

水輪機(jī)運(yùn)行中，各個(gè)軸承瓦溫的溫度升高是較為常見(jiàn)的故障。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。其一，當(dāng)冷卻水中斷或者出現(xiàn)冷卻水的壓力快速降低的石灰，導(dǎo)軸承的油溫就會(huì)提升。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于冷卻水管堵塞或者供水閥門(mén)損壞的結(jié)果;其二，如果潤(rùn)滑油不足以發(fā)揮潤(rùn)滑的作用，就無(wú)法形成具有保護(hù)性的油膜，水輪機(jī)的部位會(huì)使用巴氏合金軸瓦對(duì)轉(zhuǎn)軸加以固定，如果出現(xiàn)了漏油的現(xiàn)象或者甩油的現(xiàn)象的時(shí)候，是由于排油的閥門(mén)松散或者油槽沒(méi)有良好的密封，就會(huì)導(dǎo)致漏油的問(wèn)題[3];其三，如果潤(rùn)滑油已經(jīng)變質(zhì)了，導(dǎo)軸承中就有可能存在冷卻器漏水的問(wèn)題，此時(shí)潤(rùn)滑油中會(huì)融入水，潤(rùn)滑的效果大大降低，此時(shí)增大機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中與軸瓦之間產(chǎn)生摩擦力，使得軸瓦的溫度快速升高。

（五））水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所存在的出力不足故障

當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中出現(xiàn)出力不足的問(wèn)題的時(shí)候，導(dǎo)葉的開(kāi)度與額定運(yùn)轉(zhuǎn)速度不一直，水輪機(jī)的出力效果就會(huì)有所降低。水流動(dòng)的過(guò)程中，其中會(huì)有各種雜物，導(dǎo)致水輪機(jī)的內(nèi)部導(dǎo)水機(jī)構(gòu)被卡主，不能有效運(yùn)行[4]。水輪機(jī)的相關(guān)設(shè)備沒(méi)有及時(shí)更新，老化的設(shè)備，加之絕緣降低，使得水輪機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)正常的運(yùn)行水平。水輪機(jī)組不能處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，工作效率必然降低，就會(huì)導(dǎo)致資金大量損耗，成本提升。

二、水輪機(jī)運(yùn)行故障的處理措施

（一）水輪機(jī)運(yùn)行中機(jī)組過(guò)速的處理措施

水輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)組缺失水輪機(jī)下閥，就要將進(jìn)水口閥門(mén)關(guān)閉。在開(kāi)機(jī)或者停機(jī)的過(guò)程中，調(diào)速器不能很好地發(fā)揮作用，剪斷銷(xiāo)被剪斷，就會(huì)產(chǎn)生故障。此時(shí)需要將水輪機(jī)的下閥及時(shí)關(guān)閉。當(dāng)水輪機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，如果負(fù)荷突然失去了，就要使用過(guò)速保護(hù)裝置對(duì)負(fù)荷的情況做出，看看將水輪機(jī)下閥關(guān)閉，還手動(dòng)緊急停機(jī)[5]。

（二）水輪機(jī)運(yùn)行中軸承瓦溫度過(guò)高的處理措施

隨著溫度的升高，會(huì)出現(xiàn)擺度幅度過(guò)大以及機(jī)組的振動(dòng)變化幅度過(guò)大的問(wèn)題，此時(shí)就要及時(shí)設(shè)備就要停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將軸承拆開(kāi)，對(duì)瓦面進(jìn)行檢查，看看軸承瓦之間的縫隙是否有毀的封問(wèn)題，還要對(duì)油水管路詳細(xì)檢查，對(duì)軸承的油位進(jìn)行檢查，看看冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及與測(cè)溫系統(tǒng)的異常狀況是否存在關(guān)聯(lián)性。

通常溫度的上升是循序漸進(jìn)的，擺度處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組振動(dòng)也非常正常，此時(shí)就不需要停機(jī)，需要對(duì)油位進(jìn)行排查，查看測(cè)溫系統(tǒng)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(duì)于故障原因不能在短時(shí)間內(nèi)診斷出來(lái)，就要針對(duì)溫度持續(xù)攀升的問(wèn)題采用停機(jī)的方法查看[6]。

（三）水輪機(jī)運(yùn)行中水輪機(jī)出力不足的處理措施

當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中處于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)的時(shí)候，查看是否存在負(fù)荷波動(dòng)幅度非常大的問(wèn)題，看看水輪機(jī)的導(dǎo)葉是否已經(jīng)被氣蝕，對(duì)導(dǎo)葉的角度控制好;為了避免雜物堵塞水輪機(jī)的問(wèn)題，就要對(duì)攔污柵中的雜質(zhì)及時(shí)清理。為了保證水輪機(jī)安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，使得故障的發(fā)生率大大降低。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)上面的研究可以明確，水輪機(jī)的構(gòu)成上來(lái)看，是由各種機(jī)械部件組成的。當(dāng)水輪機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)是時(shí)候，隨著水流的沖刷二旋轉(zhuǎn)，從而獲得機(jī)械能，為發(fā)電機(jī)就是在這個(gè)動(dòng)力下運(yùn)行的。水力發(fā)電站為自動(dòng)化運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有人員操作，采用了遠(yuǎn)程控制的方式。由于水輪機(jī)的構(gòu)造復(fù)雜，運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，必然會(huì)引發(fā)故障。這就需要采取有效的措施解決。

參考文獻(xiàn)：

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