水輪機(jī)運(yùn)行中的故障處理方法探析

摘要：以預(yù)防為主，堅持安全生產(chǎn)，采取科學(xué)合理的預(yù)防，才能夠有效地降低事故發(fā)生的概率。文章針對我國水電站的水輪機(jī)在運(yùn)作過程中一些常見的故障進(jìn)行了相關(guān)分析，并結(jié)合實際情況提出了一些處理故障的措施，希望能夠給今后出現(xiàn)類似的狀況提供參考。

關(guān)鍵詞：水電站；水輪機(jī)運(yùn)行；故障處理；水導(dǎo)瓦；機(jī)組過速；轉(zhuǎn)輪運(yùn)行 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV7 文章編號：1009-2374（2015）32-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.033

1 水輪機(jī)運(yùn)行中的常見故障

1.1 水導(dǎo)瓦溫度過高故障

為了保證機(jī)組能夠在同一條軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動，水輪機(jī)部位使用巴氏合金軸瓦來固定轉(zhuǎn)軸。因為軸瓦與轉(zhuǎn)軸接觸的間隙比較小，機(jī)組在轉(zhuǎn)動時，由于相互摩擦導(dǎo)致發(fā)熱，軸瓦和轉(zhuǎn)軸的溫度會升高，如果溫度升高到巴氏合金軸瓦的熔點的時候，軸瓦將會被燒壞，轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)拉毛，就會引起水輪機(jī)組發(fā)生偏離軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而振動。導(dǎo)致水導(dǎo)瓦的溫度過高主要有下面三個原因：第一，油變質(zhì)。軸承內(nèi)部的潤滑油由于長時間的使用，油中含有水或者其他的酸性雜性，導(dǎo)致油質(zhì)劣化，從而導(dǎo)致潤滑的性能受到影響，特別是如果軸承內(nèi)出現(xiàn)大量進(jìn)水（如冷卻器發(fā)生漏水等）的時候，致使冷卻和潤滑的介質(zhì)改變，則會直接地影響軸承內(nèi)的潤滑條件，水瓦溫度就會急劇上升；第二，潤滑油減少。軸承的油槽密封不嚴(yán)或者排油的閥門沒有關(guān)閉嚴(yán)密，導(dǎo)致大量的甩油或漏油，由于潤滑油減少而不能形成良好的油膜，導(dǎo)致軸承的溫度升高；第三，冷卻水中斷或冷卻水壓降低。閥門的閥瓣損壞、管道進(jìn)空氣、冷卻水管堵塞等都會使冷卻器的過流量受到影響，導(dǎo)致冷卻器不能夠正常地發(fā)揮作用，從而引起軸承的油溫升高。

1.2 機(jī)組過速故障

如果機(jī)組的轉(zhuǎn)速超過了銘牌上規(guī)定的轉(zhuǎn)速的時候，就會致使過速故障發(fā)生，如果機(jī)組的轉(zhuǎn)速超過了某個定值，通常超過了規(guī)定的轉(zhuǎn)速的140%之上，機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分的離心力就會快速增大，導(dǎo)致機(jī)組振動與擺度明顯增大，從而造成固定部分與轉(zhuǎn)動部分發(fā)生碰撞，以至于不斷擴(kuò)大事故進(jìn)而導(dǎo)致更多部件被損壞，因此一定要采取有效措施來防止機(jī)組轉(zhuǎn)速過大。導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生過速的主要原因有：第一，機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行的時候，由于種種原因負(fù)荷突然被甩掉，如果這時導(dǎo)葉不能關(guān)閉或者關(guān)閉過慢，機(jī)組的轉(zhuǎn)速則可能升高到額定轉(zhuǎn)速的120%～140%甚至更高；第二，機(jī)組在正常開機(jī)停機(jī)的過程中，如果出現(xiàn)調(diào)速器失控，也會導(dǎo)致機(jī)組的轉(zhuǎn)速急劇上升進(jìn)而發(fā)生過速。

1.3 轉(zhuǎn)輪運(yùn)行時的故障

轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的重要部件，在運(yùn)行的過程中非常容易導(dǎo)致故障發(fā)生。經(jīng)過分析研究發(fā)現(xiàn)，目前轉(zhuǎn)輪在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)的故障主要有兩種，即斷裂和空蝕。導(dǎo)致空蝕事故發(fā)生的原因有很多，所涉及的面也比較廣，例如轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)、各項的性能指標(biāo)及在制造轉(zhuǎn)輪的過程中的熱處理、各種加工工藝等環(huán)節(jié)都會影響轉(zhuǎn)輪的質(zhì)量，所以轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)故障的情況也非常復(fù)雜。通常情況下，轉(zhuǎn)輪抗腐蝕的性能與它的組織細(xì)密的程度和表面光滑的程度緊密相連，一般組織越是細(xì)密，表面越是光滑，抗腐蝕的性能就越好。但是，轉(zhuǎn)輪組織的細(xì)密程度和表面的光滑程度只能減少空蝕的現(xiàn)象，不能使空蝕完全消失。此外，由于設(shè)備頻繁的震動，會導(dǎo)致裂紋隨著空蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.4 剪斷銷剪斷故障

剪斷銷是水輪機(jī)導(dǎo)水葉的拐臂與傳動機(jī)構(gòu)之間的連接器，是水輪機(jī)導(dǎo)水葉一個重要的保護(hù)裝置。一般情況下，導(dǎo)水葉在運(yùn)作的過程中，剪斷銷帶動導(dǎo)水葉轉(zhuǎn)動的強(qiáng)度足夠大，如果剪力超過正常操作力1.5倍的時候，剪斷銷則會被剪斷，致使導(dǎo)水葉不受控制，事故擴(kuò)大。如果剪斷銷被剪斷，水輪機(jī)的水流會不均勻從而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)振動，關(guān)機(jī)的時候不能關(guān)閉全部的水流致使機(jī)組一直轉(zhuǎn)動不能停。剪斷銷剪斷的原因主要有：第一，如果導(dǎo)水葉間機(jī)械或者卡住的時候，導(dǎo)水葉就不能夠運(yùn)動，拐臂因為調(diào)速環(huán)的帶動而轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生比較大的剪力，導(dǎo)致剪斷銷剪斷；第二，導(dǎo)水葉開啟或者關(guān)閉比較快，增大了水流對導(dǎo)水葉的壓力，由于剪力較大而導(dǎo)致剪斷銷被剪斷。

2 水輪機(jī)故障的預(yù)防

以預(yù)防為主，堅持安全生產(chǎn)，采取科學(xué)合理的預(yù)防，才能夠有效地降低事故發(fā)生的概率。根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗和水輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行的具體情況，總結(jié)出下面四條預(yù)防措施：第一，建立一座發(fā)電站，要從設(shè)計、設(shè)備的選型、調(diào)試、安裝等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，要結(jié)合電網(wǎng)和電站的具體情況，所選擇的設(shè)備要穩(wěn)定、合格，此外要合理地搭配各種操作方式、報警信號、自動裝置以及保護(hù)裝置；第二，要加強(qiáng)對水輪機(jī)工作人員進(jìn)行的業(yè)務(wù)培訓(xùn)、安全教育以及素質(zhì)教育；第三，建立健全的工作制度，如安全管理制度、設(shè)備缺陷記錄制度運(yùn)行、值班制度等各種適合電站需要的制度；第四，要編制出適合該電站生產(chǎn)需要的操作制度和運(yùn)行規(guī)程，制定出各種事故預(yù)想以及處理事故的方案，平時要反復(fù)加強(qiáng)事故演習(xí)，以便發(fā)生事故時能夠迅速地做出反應(yīng)，減少事故帶來的損失。

3 水輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障的處理方法

3.1 水導(dǎo)瓦溫度過高的處理方法

如果機(jī)組水導(dǎo)瓦的溫度比較高的時候，需要從下面的步驟進(jìn)行分析與處理：第一，如果水導(dǎo)瓦的溫度是慢慢升高，機(jī)組擺度、振動沒有異常，不要著急停機(jī)。要先檢查它的測溫系統(tǒng)是不是正常、冷卻水的流量和水壓是不是正常以及油位是不是正常。如果不能夠迅速地判斷原因且溫度持續(xù)升高，需要馬上停機(jī)檢查；第二，如果溫度突然升高，機(jī)組的振動與擺度也突然變大，需要馬上緊急停機(jī)。要徹底檢查冷卻水系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、水導(dǎo)油槽的油位、油質(zhì)以及油水管路等情況，尋找原因。如果有必要可以拆開水導(dǎo)，檢查水導(dǎo)瓦的瓦面與間隙之間的磨損情況，對其進(jìn)行合理的修復(fù)。

3.2 機(jī)組過速的處理方法

第一，如果機(jī)組出現(xiàn)過速時，不要心慌，要保持冷靜、沉著應(yīng)對；第二，機(jī)組運(yùn)行的過程中，如果突然失去負(fù)荷，要檢查過速保護(hù)的裝置是否能夠正常動作，如果過速保護(hù)動作不正常或者拒動，要馬上手動進(jìn)行緊急停機(jī)，必要時可以關(guān)閉水輪機(jī)的主閥；第三，如果在開機(jī)停機(jī)（或者緊急停機(jī)）的過程中，由于調(diào)速器異?；蛘呒魯噤N剪斷等導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)動過快，這時盡管轉(zhuǎn)速還沒有達(dá)到過速保護(hù)運(yùn)作的額定值，都需要馬上關(guān)閉水輪機(jī)的主閥。對那些沒有設(shè)置主閥的機(jī)組，需要馬上關(guān)閉機(jī)組前的進(jìn)水口閘門。此外，如果機(jī)組的轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速35%以下的時候，需要手動制動，從而使機(jī)組完全停止運(yùn)作。

3.3 處理水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪故障的措施

第一，轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的故障主要是空蝕，對空蝕進(jìn)行焊補(bǔ)與清理的過程中，一般采取手工電弧焊，在電焊之前要先把汽蝕刮干凈，再把毛刺和高點磨掉，接著用氧氣-乙炔焰對其預(yù)熱，溫度為200℃左右；第二，以分水刃作為界限，把空蝕分為上下兩個部分分別對其進(jìn)行堆焊，采用退補(bǔ)焊這種方法把上面部分先堆焊完，再對下面部分進(jìn)行堆焊。此外，在焊接的時候還要嚴(yán)格的檢查葉型，仔細(xì)校對并對其進(jìn)行修正，以便確保能夠滿足焊接條件的要求，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)輪抗蝕性能的目的。

4 結(jié)語

如果水輪機(jī)發(fā)生故障，則會直接致使發(fā)電機(jī)組不能正常運(yùn)行?？偠灾?，水電站要把水輪機(jī)在運(yùn)行過程中對故障的處理放在重要的位置上。選擇水輪機(jī)的時候，要加強(qiáng)注重水輪機(jī)的質(zhì)量問題，在日常運(yùn)行和管理的過程中，要加強(qiáng)事故預(yù)防與事故分析，針對不同種事故，沉著冷靜地應(yīng)對，并采取科學(xué)的措施進(jìn)行處理，在根源上消除或者減少事故發(fā)生的概率，以便確保水輪機(jī)能夠穩(wěn)定、持久地運(yùn)行。

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作者簡介：張良（1979-），男，江西九江人，國網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠水輪機(jī)檢修工，技師。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）