水轮机运行中的故障分析及处理措施

张铭一

（广西右江水利开发有限责任公司 广西百色 533000）

1 当前水轮机运行中常见的故障

1.1 剪断销剪断故障

针对当前水轮机运行中常见的故障来讲，最为典型突出的就是剪断销剪断故障，水轮机在运行中因为高压水流的冲击而高速旋转，经常会出现各种机械振动与磨损，其中的剪断销是传动机构与水轮机导水叶拐臂二者间的连接器，它出现剪断的原因主要是因为导水叶开关速度较快而提升了水流压力致使剪断销被剪断，导水叶在剪力远远大于正常操作力大约2倍时会失去控制。此外，剪断销还是水轮机导水叶中的核心保护装置，假若导水叶在机械或卡住在状况下，就会直接造成拐臂由于调速环的带动而转动，使得剪断销因承受过大的剪力而毁坏，最终引发水轮机故障，导水叶是剪断销的主要作业对象，它可以让导水叶充分发挥出水功能，需要格外注意的是剪断销自身承受的剪力是有极限值的，并不是任意放大缩小的。

1.2 机组过速故障

图1 水电站水轮机设备全系统图

所谓的机组过速故障主要是指在正常开机停机的过程中出现调速器失控而引发的机组转速骤增现象，一般情况下，机组的转速大于铭牌上的规定数值就会增大转动部位的离心率与摆度，进而直接导致转动部分与固定部分相碰撞脱节，经过科学的调查研究资料显示，客观精准的超过转速是40%，如果机组带负荷运行的过程中使得负荷被甩掉，也会出现导叶关闭过慢或失去功能引发水轮机故障。

1.3 水轮机空化与空蚀

转轮运行过程中经常出现空化或空蚀现象，转轮抗腐蚀的性能与它组织表面光滑、细密的程度成正比关系，由于转轮的加工工艺、热处理、材质与性能指标、水轮机运行的水质环境等因素，转轮在运行中经常会出现空化、空蚀乃至断裂，且设备过于频繁的震动也会导致转轮裂纹出现，增加了水轮机运行的故障几率。

1.4 轴承瓦温异常升高故障

水轮机运行中常见的另一大故障就是各轴承瓦温温度升高乃至过高引发的故障。通常集中为以下几个原因：①相关冷却水中断或冷却水压降低，导致导轴承油温上升，大多是冷却水管堵塞、相关技术供水阀门损坏等造成的；②润滑油不足导致难以形成油膜，水轮机部位通常都使用巴氏合金轴瓦来固定转轴，漏油与甩油的出现也是因为排油的阀门松散或油槽密封性能不良造成的；③润滑油变质，通常导轴承中出现冷却器漏水导致润滑油混入大量水降低了润滑效果，从而增大机组运行的与轴瓦的摩擦力，致使轴瓦温度异常升高。

1.5 水轮机出力不足故障

通常水轮机的导叶开度与额定转速不统一会大幅度降低水轮机的出力效果。水流中各种杂物将水轮机内部的导水机构卡死、水轮发电机相关设备的老化与绝缘降低、机组实际水头远小于正常水头等，都会导致机组无法达到良好工况，不仅降低了工作效率，还造成了资金成本的损耗。

1.6 过负荷运行与调速器油压异常降低问题

①由于温度提高与绝缘材料的能力有限，在长时间的运行中难免会出现承受电压强度的能力降低或介质脆弱老化，这会使得用户使用的负荷接近机组的供电负荷，而且在电网的高压线路运行中若存在故障，这在客观程度上会直接造成三相不平衡的负载问题。②调速器油压大幅度降低主要是指缺少对油压设备运行状况进行科学精准的检查分析，各电磁阀损坏、压力油管路出现裂纹与油泵损坏等因素都对油压降低有或多或少的影响，另外没有定期观察调速器压力油罐油位、未按时补气也是一大原因，调速器油压降低会造成机组无法正常开停机乃至运行中机组跳机等事故。

2 水轮机运行中的检修维护

①加强实时状态监测，时刻要注重提高自动化元件的可靠程度，不断的改革创新与优化升级水轮机故障的维修模式，致力于强化故障处理效率并提供更加准确真实、科学合理的数据信息。②日常维护，尽量减少由于停机检修造成的发电损失，提高对资源能源利用效率，对于不影响机组运行的小故障可以统一安排在低负荷停机或枯水季节进行检修处理，建立完善的检修制度并严格贯彻落实，尽可能削弱因为长时间停机检修造成的发电损失。③广泛搜集相关水轮发电机的档案资料，建立完善的档案资料库，以便于运行检修人员随时查阅学习。

3 水轮机运行中故障的预防

一方面预防水轮机运行中最行之有效的策略就是加强实时状态监测，旨在及时准确的发现问题并在短时间内予以解决，强化故障处理效率，所谓强化水轮机的状态检修工作主要是充分利用先进的计算机互联网监控系统，从宏观上实时检测、记录与分析水轮机设备的整体运行情况与数据参数等。此外，如果水轮机在运行中出现故障，应该在第一时间内向上级主管部门汇报，并进行详细精确的归纳总结与反馈，因为只有提高计算机传感元件的科学灵敏性，才能更好的确保数据的科学合理性，这有利于为后期的水轮机故障检修打下坚实的基础。

另一方面预防水轮机运行故障的另一大措施就是日常检修，通常水轮机存在小问题与小故障，大多选择在枯水季节进行统一的检修与处理，这不仅有利于充分发挥出良好的社会经济效益，减少由于停机检修产生的发电损失，还有利于尽可能满足丰水期的发电需求，需要特别注意的是，假如定期维修工作不到位而在丰水期发现水轮机难以正常高效的运转，这会增加停机损失，对于电网来说，只有保障一定的备用容量，才能开展机组维修工作。

4 应对水轮机运行中出现故障的有效策略

4.1 机组过速的处理方法

①水轮机维修人员始终要保持冷静沉着的态度有条不紊的处理机组过速的状况，如果机组不超过额定转速的35%，可以采取手动制动来停止机组；②如果机组缺失水轮机主阀，应该快速关闭机组前的进水口阀门，如果在开停机过程中，由于调速器或剪断销剪断导致故障，都必须要当即关闭水轮机的主阀；③在水轮机运行过程中，如果突然失去负荷，通过过速保护装置来判断是否需要关闭水轮机主阀或者是手动紧急停机。

4.2 轴承瓦温度过高的处理方法

（1）如果温度快速上升，同时伴有摆度与机组振动变化幅度较大的情况，应及时紧急停机，可以拆开轴承来检查瓦面与轴承瓦间隙有无毁坏问题，更要详细排查油水管路、轴承油位、冷却水系统与测温系统有无异常。

（2）如果温度是循序渐进的缓慢上升，而且摆度与机组振动处于正常运转的状况下可以不用停机，首先要排查油位、测温系统、冷却水流量与压力有无异常，如果短时间内难以诊断出原因，在温度持续攀升的情况下可以立即停机检查。

4.3 水轮机出力不足的处理方法

①如果水轮机在出力不足的过程中还时常伴有异响与剧烈振动等各种波动问题，需要始终秉持“实事求是、因地制宜”的原则理念来有针对性的诊断问题，并提出精准的应对措施；②在水轮机满负荷运行的状态下看有无负荷波动幅度较大的现象，仔细观察水轮机的导叶有无气蚀，更要管控好导叶的角度；③为了杜绝由于杂物堵塞水轮机而影响其正常机组出力，必须要及时清理拦污栅中的杂质，这有利于从根本上促进水轮机运转的安全稳定性，尽可能降低故障的发生几率。

5 结束语

综上所述，本文对水轮机运行中的故障及处理措施进行探究分析具有重要的现实性意义，水轮机的安装是建设水电站的重要环节，水轮机运行的安全稳定是保证水电站顺利运行的核心基础，众所周知，水力发电站是电力能源的生产厂，而水电站充分发挥良好社会经济效益的重要指标是水力发电机组的正常运转，因此必须要有效降低水轮机事故发生的概率，始终以预防为主且坚持生产，水轮机是由各种机械部件组合而成，它通常置于水电站中的水库上游，水轮机在水流的冲刷作用下旋转而获得机械能，由此为发电机运行提供动力，水力发电站基本实现无人化运行，以自动化与远方控制运行为主，但是水轮机设备的构造繁琐繁杂且受到各种主客观因素的影响，经常会导致水轮机在运行中出现各种故障而降低了工作效率，所以需要采取科学合理的预防措施来促进我国社会经济的又好又快发展进步。

[1]陈炳森，张生贤，吴永平.试析水轮机运行中的故障与处理方法[J].中国高新技术产业，2016（23）：137～139.

[2]党建兵，黄树身，袁天龙.水轮机发电的结构、运行及故障处理分析[J].科技创新与应用，2017（12）：213～215.

[3]王亚彬，李建军，陈锡周.水轮机运行中的故障分析及处理措施[J].城市建设理论研究（电子版），2015（9）：166～168.