水力發電廠水輪機異常故障以及處理

相繼良

摘? ? 要：現階段，在我國的水力發電工程建設中，水輪機扮演著十分重要的角色，其應用具有轉化率高、運行成本低的優勢，對水力發電廠的發展具有重要的推動作用。但是，水輪機在運轉過程中，極易受到泥沙等因素的影響，出現異常現象，大大降低了水輪機的工作效率。因此，對水輪機異常故障出現的原因及處理措施進行探析十分重要。基于此，本文首先對水輪機的運轉進行簡要介紹，隨后對水輪機應用過程中常見的故障及其誘因進行探析，最后就水輪機的常見故障提出相應的解決措施，以此供相關人士參考交流。

關鍵詞：水輪機;異常故障;轉輪;處理方法

1? 引言

隨著社會的快速發展，人們的日常生活以及工業生產活動等的用電量不斷增加，導致我國供電網絡處于十分緊張局面。在此背景下，水力發電的重要性越來越突出，水力發電廠也得到了一定程度的發展，近年來我國的水力發電廠的建設規模也在不斷壯大。水輪機作為水力發電工程中重要的應用設備，其運轉效率直接影響著水力發電廠的發展。但是，由于各種因素的影響，水輪機在實際運行中常會出現異常故障，對水輪機故障出現的原因以及處理措施進行探究，對提升水輪機的運轉效率，促進水力發電廠的發展具有重要意義。

2? 水輪機簡述

社會經濟的快速發展，使得人們的日常生活以及工業生產所用的電量大有增加，我國供電網絡出現了緊張的局面。傳統的火力發電已經難以滿足人們的用電量要求，與此同時，火力發電是以寶貴的石油等不可再生資源作為發電原料的，不僅發電成本高，其對環境造成的污染也十分巨大。在此背景下，開發新能源作為新型發電方式，水力發電也因此應運而生。水力發電的出現，不僅緩解了我國供電網絡的緊張局面，而且有效節約的石油等資源，同時減緩了環境污染的緊張局面，實現了對傳統火力發電缺點的改進。

在水力發電工程中，主要應用到的機械設備就是水輪機，其構成部件主要是轉輪、導葉、蝸殼、尾水管以及導水控制機構等[1]。在水輪機的運轉過程中，各部件功能的緊密配合是實現水輪機穩定運行的基礎，同時也是實現發現目的的關鍵所在。但是，在水輪機的實際運行過程中，難免會有故障的出現，這不僅會給水輪機運行效率造成嚴重的影響，還會給水力發電廠的水力發電任務造成嚴重的阻礙。因此，對水力發電廠水輪機的常見故障進行探析，探究有效解決故障的方法十分關鍵。

3? 水輪機常見的異常故障發生的原因

3.1? 水輪機振動故障

水輪機在運轉過程中會產生一定的振動，安全范圍內的振動頻率不會對水輪機的運轉造成影響，但一旦水輪機的振動頻率超出安全范圍，或者震動不穩定，就意味者水輪機的某個部件出現了異常故障。這種異常振動的出現，不僅會使得水輪機的使用壽命大大縮短，還會降低水力發電廠的生效率，甚至還可能引起其他設備的共振，給水力發電廠造成嚴重的經濟損失。為有效探究解決水輪機異常振動故障的方法，需要對故障出現的原因進行探究。

當前已知的引發水輪機異常振動故障發生的原因主要有三個：第一個是水輪機的尾水管出現異常，這主要是因為水輪機的尾水管受到不均勻外力的沖擊，引起不穩定流體的產生，進而給整個水輪機的系統運行造成影響[2]。第二個重要原因是流通管的錯誤安裝，這使得水輪機的轉輪出現空蝕現象，最終導致水體在進入系統時，流通管難以保持穩定，最終引起水輪機的異常振動。第三個原因是水輪機的轉動部件的重量不平衡，主要是由于轉輪在補焊后導致的葉片重量不均勻，甚至出現局部變形情況，最終導致水輪機運轉中的不正常振動。

3.2? 轉輪異常損耗

在水輪機進行水力發電過程中，容易受到水體中泥沙等的影響，造成轉輪的異常損耗，并且泥沙量的多少會直接影響轉輪的損耗程度。一般情況下，在水體用于水力發電前會經過一定的處理，以減少水體中的泥沙含量，以降低對水輪機轉輪的損耗。但是，經過處理的水體一般還會含有一定量的泥沙，當這些水流經過水輪機時，就會給水輪機的管道造成一定程度的磨損，引發水輪機管道的變形等，久而久之還會導致轉輪損壞，影響水輪機的正常運轉。除此之外，水體中含有的泥沙還可能會加劇氣蝕對水輪機轉輪的損害，引發水輪轉輪的多重破壞，嚴重降低水輪機的運轉效率。

3.3? 轉輪運行時的常見故障

轉輪作為水輪機的核心部件，在運行過程中也極易出現異常故障，引發這些故障的原因主要有兩個。首先，是轉輪的氣蝕失效[3]，引發氣蝕失效的原因有多種，其中最主要的就是其出廠時的性能指標為達到標準要求。另外一個誘發轉輪運轉異常故障的原因就是轉輪斷裂。引起轉輪斷裂故障的主要原因是，轉輪在長期運轉中受到腐蝕，導致輪葉薄弱，水輪機在運轉中產生的振動容易導致轉輪的斷裂。

4? 解決水輪機常見故障的有效措施

4.1? 合理控制軸承瓦溫度

水輪機的軸承瓦溫度過高會在大概率上引發水輪機異常故障的出現，對軸承瓦的溫度進行合理控制是保障水輪機正常運轉的重要手段[4]。一般情況下，在水輪機的長期運轉過程中，軸承瓦的溫度會有所上升，要根據不同情況采取不同的措施對軸承瓦溫度過高的問題進行解決。如果軸承瓦的溫度是急驟上升的，同時還伴有水輪機振動幅度加大的現象，那么就應該采取緊急停機處理，并且對水輪機的油水管路、冷卻水系統、測溫系統等進行詳細排查，對故障出現部位進行維修或零件更換。如果溫度的上升速率較為緩慢，且機組的振動幅度處于正常范圍內，則可以在不停機的情況下對有位、測溫系統、冷卻水流量等進行故障排查與維修，以此實現對軸承瓦溫度的有效控制。

4.2? 拆除水輪機內部的紫銅墊

水輪機振動故障的出現，大都是由零部件出現故障多引發的，此時水輪機一般處于帶負荷的工作狀態。在這種情況下，則應該首先對水輪機的零部件進行檢查，主要排查轉輪以及螺釘等部件是否出現異常，面對葉片脫落現象，則應該立即停機對其進行維修，以保障系統運轉的穩定性及安全性。

此外，還可以采取對設備重新盤車的方法實現對水輪機振動頻率的有效控制。在此過程中，可以拆除水輪機內部的紫銅墊，以保障水輪機運轉的穩定性。同時，在對零部件進行移除處理時，要注意對零部件的保護，并且要對其他設備的位置及角度進行嚴格控制，避免其它設備共振現象的出現。

4.3? 對水輪機進行重新組裝

在水輪機故障出現后，必須對故障進行及時的排查和處理，并且在處理完成后對水輪機進行重新組裝。在水輪機的重裝過程中，技術人員需要注意嚴格按照安裝說明書進行，同時對設備之間的距離進行嚴格控制，以減少設備間共振現象的出現。此外，在機械的重裝完成后，要對設備進行專業的性能檢測，以保證設備的安裝質量，確保設備的正常運轉，相關人員還應該對設備的運轉數據進行記錄，為后續檢修工作的進行提供數據參考。

5? 結束語

振動故障作為水輪機運轉中最為常見的故障，其出現不僅會嚴重降低水輪機運轉的效率，同時還會大大縮短水輪機的使用壽命，甚至還會給整個水力發電系統造成嚴重的負面影響。為實現資源有效利用率的提升，降低由于水輪機運行故障給水力發電廠帶來的經濟損失，就需要對水輪機常見故障出現的原因進行研究，并且以研究結果為依據提出相應的解決措施，以此保障水力發電廠水輪機的穩定運轉，促進我國水力發電工程的建設和發展。

參考文獻：

[1] 張青山.水力發電廠水輪機振動異常故障和處理方法探討[J].中國科技投資，2017（13）：195.

[2] 蘇偉.關于水輪機的轉輪故障以及處理方法分析[J].化工管理，2017（30）：181.

[3] 王少愚.水力發電廠電氣運行常見故障及處理措施研究[J].電力系統裝備，2019（17）.

[4] 戴俊.水輪機運行中的故障分析及處理措施[J].中國化工貿易，2017（36）：205.