淺析水輪機運行中的故障分析及處理措施

張文明

（四川省南充市馬回電力股份有限公司，四川 南充 637000）

水輪機調速器因受到生產廠商的設計缺陷以及現場的運行環境等多種因素的作用，其在運行過程中，會相繼發生機械液壓系統抽動，這樣不僅對水輪機調速器的穩定性能產生影響，也會對設備的使用年限造成一定的影響。該抽動故障的性質為偶發性，即使經過多次處理，還是無法對其進行有效根除，使得設備存在著較大的安全隱患。故水輪機調速器系統消除和防止產生的偶發性抽動關鍵所在，是通過水輪機調速器本身的相關性能加以完善，并優化其運行環境，而且注意在對水輪機調速器，各種軟硬件進行完善和合理調整的同時，為滿足電網要求，其必須要達到國家規定的有關標準。

一、水輪機調速器在運行中的故障

水電站水輪機調速器在投運一段時間后，液壓系統就會呈現出循環性、周期性和機械性的抽動現象，致使水輪機調速器的主閥和引導閥，產生不同幅度和頻率的抽動，從而進一步影響到水輪機調速器在投入運行后安全穩定運行。水輪機調速器在運行過程中，對水電站水輪機進行安裝和改造時，水輪機調速器抽動也是常見故障。若故障沒有進行及時處理，則整個水輪機調速器就因機械振動造成損壞，設備出現的功能障礙，這樣調速器就很難發揮出對水輪機機組起到調整和限定的作用，將會對水電站電力系統釀成很大的安全隱患。

二、水輪機調速器運行中故障發生的原因

水輪機調速器通常采用內環控制體系，對其系統結構進行分析研究，利用主配壓閥閥芯位移傳感器，將采集到的主配壓閥活塞的位置信息進行轉換，通過轉換的電子信號來對水輪機調速器的工作轉臺進行相關反饋和最終確定。水輪機調速器所處的運行環境，主要是以不調節的平衡工況為背景，又因調速器主閥閥芯位移傳感器的電阻軌的材質多為導電塑料，經過長時間的運行，很容易對其造成磨損，引起主閥閥芯傳感器觸電接觸不良，進而會使主閥閥芯在平衡點處隨機的上下抽動的頻率加大，導致機械液壓系統在運行中發生抽動故障，從而制約著整個水輪機機組的運行。除上述原因，水輪機導葉反饋發出信號的波動頻率較大，也是引起水輪機調節器在運行中產生故障的原因。導葉反饋會隨著振動頻率的變化而發生一定的變化，在這種變化下控制系統沒有辦法對信息進行收集，進而很難掌握內部的振動情況，從而增加了對抽動現象進行及時有效控制的難度，這就會使得主配壓閥產生抽動現象，是使水輪機調速器發生故障的主要原因。給水輪機機組器的安全穩定運行產生影響。

三、軸承瓦溫異常升高故障及其處理措施

軸承瓦溫溫度異常升高，是水輪機常見故障之一，經過分析，我們發現以下原因會引起這一故障：①在水輪機運行過程中，冷卻水管堵塞或供水閥門損壞，使得冷卻水中斷，或者冷卻水壓降低，導致軸承油溫上升，軸瓦溫度過高;②水輪機的轉軸通常用巴氏合金軸瓦來固定，二者接觸部位需要充足的潤滑油，形成油膜，確保機械穩定運行，當排油的閥門松散或油槽密封性不好時，會出現漏油與甩油的情況，潤滑油不足以形成油膜，機械之間摩擦力過大，導致軸承瓦溫異常升高;③機組冷卻器漏水，大量的水混入潤滑油中，會使得潤滑油變質，潤滑效果不佳，導致機組運行時與軸瓦的摩擦力增大，軸瓦溫度異常升高。在發現軸承瓦溫異常升高時，水輪機維修人員應該根據實際情況采取對癥措施：①當軸承瓦溫異常升高，升溫速度極快，同時擺度與機組振動變化幅度較大時，應當緊急停機，再將軸承拆開，查看軸頸面與軸承瓦有無毀壞，再進一步排查油水管路、冷卻水系統、軸承油位、測溫系統是否發生故障;②若軸承瓦溫異常緩慢升高，且擺度與機組振動運轉正常，那么可以在機組運行狀態下，檢查機組油位、測溫系統、冷卻水流量、冷卻水壓是否正常，查明故障原因進行維修，若短時間內無法排除故障，而軸承瓦溫持續升高，就需要停機檢查。

四、轉輪故障及其處理措施

轉輪作為水輪機的重要零件，在運行過程中，常發生空蝕、斷裂這兩類故障。轉輪的抗蝕性與其表面光滑度、組織細密度成正比，如若轉輪材質、加工工藝、熱處理工藝不合理，將引發空蝕故障，同時，還會伴隨著裂紋現象。在轉輪運行過程中，為了保證零件正常運轉，需要進行堆焊和補焊，以水斗式水輪機為例，在這一過程中，轉輪重心發生偏移，再加上水斗空蝕程度的差異性，會產生不平衡的力量，導致水斗上分水刃與射流中心產生偏差，引起轉輪振動，出現裂紋，導致斷裂。針對轉輪空蝕、斷裂故障，維修人員可應用碳弧氣刨，刮凈設備上的汽蝕，磨掉高點，再應用氧乙炔焰預熱至200℃進行焊接，將設備空蝕區以分水刃為界限分層堆焊，先上部后下部，每層熔敷厚度控制為2mm至3mm。在焊接時，應該全面檢查葉型，應用模板進行校對、修正，從而提升轉輪的抗蝕性能。

總之，水電站是我國電力能源生產的主要站點，隨著科學技術的發展，目前水電站已經基本實現自動化運行，現場無需人工控制，借助計算機等進行遠程監控即可。這樣的運行管理模式，可大大提升水電站生產效率，但要想保障水電站的正常運作，就必須加強對于水輪機等關鍵性設備的管控，以設備正常運行來保障水電站的正常生產運營。水輪機構造復雜，在運轉過程中會受到各種因素的干擾而發生故障，需要加強運行管理，借助電子儀表等進行實時狀態監測，做好日常維護工作，在低負荷停機或枯水季節統一檢修，總結水輪機故障案例，進行常見故障分析，提出可行處理措施，提升故障解決效率。