水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析

王玉娟

【摘要】设备机组的安全运行，直接关系到水电厂整体运行的稳定性，因此水电厂工作人员对设备机组的安全稳定运行非常重视。水轮发电机组是水电厂中非常关键的设备，因此对其安全运行，工作人员更加关注。本文主要从轴系运行故障角度来对水轮发电机运行稳定性以及容易引发的故障进行分析，希望能够为水电厂的安全运行提供借鉴。

【关键词】水轮发电机轴系；稳定性好；故障

因为现阶段我国大力发展水电事业，因此各大水电厂都在增加机组投入，但是因为设计制造、运行等方面存在着一定的缺陷，而且由于机组设备容量越来越大，尺寸也明显增大，这就使得各个部件之间的刚度明显削弱，所以机组运行时常发生故障，综合多种故障分析，水轮发电机组最容易发生故障的部位就是轴系系统，本文也正是以此为重点对其研究。

一、水轮发电机组稳定运行的基本要求

第一，水轮发电机组在安装期间，安装人员要保证机组中心准确无误，必须保证几组每一个固定部件都保持在相同的垂线上，换言之就是在公差范围内的同心，尤其是要注意旋转中心以及机组中心两者相互重合，确保几组中每一个部位之间存在的缝隙以及气隙都始终处于均匀的状态，这样就可以最大程度的降低水轮机水力干扰，也不会对发电机电气造成任何的干扰。第二，水轮发电机组轴线调整时，工作人员要对盘车进行严格计算，同时保证定位机组中的旋转中心要在指定的位置不会出现任何的差错，同时工作人员要保证轴系运行过程中，摆度值以及方法都要确定好，以此保证轴系运行的垂直度达到要求，直线度符合标准。

第三，所选的轴线质量必须达到标准要求，这样才能够从根本上保证旋转体质量合乎要求。正常情况下，机组轴系运行过程中，既要与旋转体保持同心，还要与导轴承保持同心，因此导轴承的轴线质量也必须达到要求标准。

二、水轮发电机机组轴系运行故障及其解决措施

水轮发电机组稳定运行的前提条件概括起来主要有两点，一点是机组运行先天条件要达到技術标准，比如机组选型要正确，设备设计必须满足安全可靠的要求，整个工艺要非常先进，可以避免轴系运行故障，安装水平要高等；另一点是机组运行后天条件要满足于技术标准，比如设备状态要进行实时监测，运行维护管理要与机组运行状态相适应。这两个条件必须同时具备，除了几类重大故障，其他类型的故障都是由于上述两个条件不满足要求而引起。因为机组运行故障分析具有一定的困难性，而且层次分明，所以在对故障进行预测分析时，分析人员必须预先对故障类型加以了解，明确故障机理，由此正确判断故障以及相应的性质，这样才可以采取针对性的措施。

1、机组轴系运行故障

1.1机组轴系与导轴承故障

1.1.1导轴承故障。这主要表现在三方面：第一，轴承间隙不均匀，如间隙未能正确调整，轴线发生明显偏移，径向负荷存在着严重的不均匀情况；第二，支持部件受到了明显损坏，如抗顶螺栓压塌无法正常使用，铬缸垫破损影响使用；第三，轴承瓦面出现了明显破损，如疲劳老化情况比较严重，润滑效果不佳，油质污染严重，水质量未能达到要求，轴电压受到了非常大的影响。1.1.2机组轴系故障。该类故障主要表现在很多方面，其中比较重要的有如下几点：第一，轴线弯曲，卡环厚度不平均，主轴出现了明显的弯曲，机组运转中心未能得到对中；第二，转动部件出现出现了不平衡问题，如转子质量以及主轴质量不平衡等；第三，机组不对中，如轴系水平未能进行良好的调整，轴承间隙并不平均等；第四，旋转部件相互之间碰磨，如转动与固定部件由于空隙不平均出现了碰磨的情况，设备部件某些方面存在着缺陷。

1.2机组轴系统运行故障

1.2.1水轮机及过流部件故障。这主要表现在三方面：第一，水轮机故障，如转轮质量未能达到技术标准，导叶轮叶开口大小不一，转轮叶片时常发生振动，转轮出现了磨损以及空蚀的问题；第二，主封以及迷宫环出现了故障，如主封无法正常发挥功能，迷宫环受到严重损坏，轴系出现了偏心的问题；第三，尾水振动故障，如空隙磨损比较严重，引水系统出现了比较严重共振问题。1.2.2推力轴承运行故障。该故障类型有很多，其中比较典型的有如下几种：第一，油膜厚度故障，如轴电压突然上升，轴瓦明显变形；机组难以稳定运行等；第二，支撑结构故障，如运行负荷未能保持平均状态，压板出现了变形；第三，润滑油故障，比如油性指标受到了非常明显的破坏，污染程度比较大，浓度也遭受了破坏。

2、解决对策

第一，积极预防。水电厂工作人员要在水轮发电机组正式运行之前，要对进行建模实验，以此保证轴系运行过程中所产生的动力效应符合要求；另外，要正确选型，科学合理的进行结构设计；构建机组故障模型，以此确保机组性能符合要求，特别是规模比较大的机组，必须预先构建故障模型。第二，做好监测与诊断工作。工作人员首先要对机组运行设备状态加以监测，以此能够随时了解机组运行是否处于正常状态；工作人员要对设备故障进行预测，并作出正确的判断，尤其是对潜在故障定要在第一时间做出判断，这样才能避免问题的出现；领导者要对设备维修进行相应的指导，并依据设备状态作出正确的决策。第三，采用及时恰当的处理方式。及时处理，适时处理，有效处理是对机组运行设备故障性质、原因、程度和部位采取相应措施来控制、消除故障重现，发展及减振的具体实施处理方式。对那些影响较大，危害严重突发故障，应及时停机处理，使之达到符合运行标准有效处理结果：对那些异常问题，可改变运行条件，采取相应措施，能缓冲机组设备的危害性或事故扩展艾延，可以借设备检修期间进行适时、有效处理；对那些设备缺陷、潜伏性的事故苗头或故障，应在机组设备检测或在线监测的基础上，预测分析故障原因、趋势、发展，采取适时、有效处理方式。同时还应根据设备的具体故障类型，采取相应的对策进行有效的处理。

三、结语

综上所述，可知水轮发电机轴系运行稳定能够基本保证水轮机发电机安全稳定运行，因此对轴系运行过程中容易出现各类故障进行分析研究有着非常大的现实意义。工作人员要对机组轴系运行非常熟悉，尤其是要对其轴系统之间保持的关系进行了解，懂得机组轴系运行可能出现的各类问题，这样对制定预防方案以及实施监测有着参考作用。

参考文献

[1]曾维才.洪江水电厂水轮发电机组结构简述[A].《水电站机电技术》2013年增刊[C]. 2013

[2]赵宏.基于优化遗传神经网络的水轮发电机组辨识[A].第二十四届中国控制会议论文集（下册）[C].2005