水轮机运行中的故障分析及处理措施

赵文林

摘要：水轮发电机组是水电站的发电设备，是为发电站创造良好效益的关键。在水轮发电机组中，水轮机的正常与否，决定着整个机组能否正常运行。因此，相关单位必须重视水轮机的故障分析，并采取必要的措施，进而保证水电站安全、稳定、经济地运行。

关键词：水轮机;运行故障;处理措施

引言：

当前，水力发电站基本实现无人化运行，以远方控制、自动化运行为主，因此设备的日常保养与维修工作，过于依赖定期检查手段，但是由于工作量大、任务繁重，再加上受到检修人员专业水平、精力的限制，从长远的安全运行角度来看，不能从根本确保设备的零故障运行，仍存在一些问题有待改善。

1 水轮机运行过程中的常见故障

1.1 关于水导瓦温度过高产生的故障

为确保机组可以在同一轴线转动，可以采用巴氏合金轴将转轴进行固定。由于转轴与轴瓦之间存在较小的间隙。如果机组在实际转动过程中，由于摩擦生热便会导致轴瓦与转轴温度升高，进而致使轴瓦被烧坏。一旦转轴出现拉毛现象，将直接导致水轮机组出现与轴线偏离旋转的现象，进而造成振动问题。水导瓦出现过高温度的主要原因在于：其一，机油变质。轴承内部润滑油由于使用时间相对较长，使润滑油中出现水质或者其他物质等酸性杂物等。致使油质出现劣化的现象，严重影响润滑性能。尤其是一旦轴承之中出现大量水，极易造成润滑或者冷却的介质发生一定的改变;其二，润滑油不断减少。由于轴承油槽并未严密封存或者排油阀门并未严密封存，出现漏油或者甩油现象。因润滑油缺失难以形成完好的油膜，致使轴承的温度不断升高;其三，出现冷却水压不断降低或者中断现象。由于管道进入空气、冷却水管堵塞或者阀门阀瓣破损等因素都会严重影响冷却器的过流量。致使冷却器无法正常发挥作用，导致轴承油温迅速上升。

1.2 出现机组过速故障问题

一旦机组转速高于铭牌上标记出来的转速，将会出现过速故障;一旦机组转速高速某个定值，一般情况下如果超过规定转速的1.5倍以上，将致使机组转动部分产生的离心力逐渐增加，导致机组振动与摆动幅度持续增加。这种情况下，极易导致固定部分与转动部分产生碰撞，并加重事故程度进而造成诸多部件受损，故此，应采用合理的措施避免机组转速过大的现象发生。机组发生过速现象后果较为严重，究其原因在于：其一，当机组运行正常并带有负荷时，因各种因素影响致使甩掉负荷，这时一旦导叶难以关闭或者关闭较慢，机组转速将直线升高至额定转速的1.2倍一1.5倍;其二，机组在正常运行开机或者关机的进程中，一旦出现调速器难以控制现象，将直接致使机组转速显著上升导致过速现象发生。

1.3 关于转轮运行出现的故障

转轮作为水轮机中较为关键性的部件，在水轮机实际运行过程中较易出现故障。在一系列研究分析后发现。当前转轮在实际运行中通常出现的故障有：空蚀与断裂。致使空蚀现象发生的因素较多，并且涉及的范围相对广泛，例如诸多性能指标、加工工艺、转轮材质以及热处理等相关流程都会对转轮质量产生直接的影响。因此一旦转轮出现故障的现象，情况较为繁琐复杂。一般情况下，转轮抗腐蚀性能与转轮组织细密程度和表面光滑的程度有关，如果组织细密度越强，表面光滑度越强，则抗腐蚀性能相对较为良好。但是，合理借助转轮组织的细密程度以及表面光滑程度只能对空蚀现象进行减少，并不能完全将空蚀现象消除。除此之外，如果转轮设备出现频繁振动现象，空蚀现象将顺带着裂纹出现。

1.4 关于剪断销剪断故障

剪断销的作用是将传动机构与水轮机导水叶进行连接，是水轮机导水叶一个较为关键性的保护装置。通常情况下，导水叶在实际运行的进程中，剪断销牵动着导水叶转动的力度相对较大，一旦剪力高出正常操作力时，剪断销将被直接剪断，导致导水叶难以受到合理控制，并致使事故被扩大。一旦出现剪断销被剪断的现象，水轮机水流将难以均匀存在，进而致使机组出现振动的现象，如果这时候关机将难以将水流全部关闭导致机组转动难以停止。分析剪断销剪断故障出现的因素有：其一，一旦导水叶处于被卡住的状态，导水叶将难以正常运动，拐臂由于调速环转动而转动，进而产生巨大剪力使剪断销被剪断;其二。导水叶关闭或者开启较快，使水流对导水叶压力直接增加，因剪力大致使剪断销被剪断。

2 水轮机运行故障的处理措施

2.1 水导瓦温度过高的处理方法

水导瓦温度升高也有好几种情况，维修人员应根据实际情况，选择合适的处理方法。主要有两种，其一，水导瓦温度发生变化时，相关的测温设备会给出提示，数值会发生波动，如果数值波动趋势不大，但却保持上升趋势，如果机组还保持正常的工作状态，维修人员就要在其运行状态下首先检查测温设备是否出现故障，如果检查结果正常，就要对冷却器进行故障检查，还要对润滑油的数量以及质量进行检验，看这两者是否满足运行条件。其二，测温设备的数值出现大趋势波动，并且机组中心也不能在同一条直线上，为了减小影响，维修人员要使其处于休息状态，并对引起水导瓦发热的原因进行详细分析，对相关部位以及相关设备进行质量以及性能检查。只有找到故障处以及故障原因，才能使维修人员有了有的放失的依据。

2.2 机组过速的处理方法

機组转速在飙升且超过额定转速并不断增大时，维修人员要先观察机组过速是因为负荷减少还是调速器故障。只有确定了大体方向，才能进行细节分析。如果是因为前者，要先查看在机组过速运行中，导叶等保护装置是否启动运行着，然后就可以对机组检修状态进行决定，如果导叶处于罢工状态，或者保护功能减弱，为了减少机组磨损，就要使其处于休息状态，如果关闭机组开关已经来不及，可以对水轮机机组进水口闸门进行关闭操作。

2.3 处理水轮机转轮故障的措施

主要针对空蚀这一故障，无论是哪种方法，主要的处理原理就是使转轮表面保持光滑，保证其整体性。长期运行的转轮表面会多多少少出现空蚀现象，要想使其保持正常工作状态，就要去掉空蚀，在进行性能强化，去掉空蚀要注意将表面重新打磨成光滑状态，性能弥补强化，就是对其预热电焊，预热温度要控制在一定范围内。

2.4 优化水轮机组运行环境

水轮机的空化和空蚀与其运行条件有着密切的关系，而人们在做翼型设计时，只能保证在设计工况附近不发生严重空化，在这种情况下，一般而言，不会发生严重的空蚀现象。但在偏离设计工况较多时，翼型的绕流条件、转轮的出流条件等将发生较大的改变，并在不同程度上加剧翼型空化和空腔空化。因此，必须合理拟定水电厂的运行方式，尽量保持机组在最优工况区运行，以避免发生空化和空蚀。对于空化严重的运行工况区域应尽量避开，以保证水轮机的稳定运行。在非设计工况下运行时，可采用在转轮下部补气的方法加以优化，对破坏空腔空化空蚀，减轻空化空蚀振动有一定作用。补气可采用自然补气和强制补气等方法。

结束语：

综上所述，在水电站运行过程中，水轮机运行故障无法避免，所以，在选用水轮机设备时，应充分考虑抗磨损问题，在详细分析电站运行实况的基础上，选用最佳的机型，并且真正落实高质量运行检修工作，从源头消除隐患，确保水轮机的持续稳定运行。

参考文献

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