水輪發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行穩(wěn)定性及故障分析

王玉娟

【摘要】設(shè)備機(jī)組的安全運(yùn)行，直接關(guān)系到水電廠整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此水電廠工作人員對(duì)設(shè)備機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重視。水輪發(fā)電機(jī)組是水電廠中非常關(guān)鍵的設(shè)備，因此對(duì)其安全運(yùn)行，工作人員更加關(guān)注。本文主要從軸系運(yùn)行故障角度來(lái)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性以及容易引發(fā)的故障進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)樗姀S的安全運(yùn)行提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)軸系；穩(wěn)定性好；故障

因?yàn)楝F(xiàn)階段我國(guó)大力發(fā)展水電事業(yè)，因此各大水電廠都在增加機(jī)組投入，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)制造、運(yùn)行等方面存在著一定的缺陷，而且由于機(jī)組設(shè)備容量越來(lái)越大，尺寸也明顯增大，這就使得各個(gè)部件之間的剛度明顯削弱，所以機(jī)組運(yùn)行時(shí)常發(fā)生故障，綜合多種故障分析，水輪發(fā)電機(jī)組最容易發(fā)生故障的部位就是軸系系統(tǒng)，本文也正是以此為重點(diǎn)對(duì)其研究。

一、水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求

第一，水輪發(fā)電機(jī)組在安裝期間，安裝人員要保證機(jī)組中心準(zhǔn)確無(wú)誤，必須保證幾組每一個(gè)固定部件都保持在相同的垂線上，換言之就是在公差范圍內(nèi)的同心，尤其是要注意旋轉(zhuǎn)中心以及機(jī)組中心兩者相互重合，確保幾組中每一個(gè)部位之間存在的縫隙以及氣隙都始終處于均勻的狀態(tài)，這樣就可以最大程度的降低水輪機(jī)水力干擾，也不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)電氣造成任何的干擾。第二，水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整時(shí)，工作人員要對(duì)盤(pán)車進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，同時(shí)保證定位機(jī)組中的旋轉(zhuǎn)中心要在指定的位置不會(huì)出現(xiàn)任何的差錯(cuò)，同時(shí)工作人員要保證軸系運(yùn)行過(guò)程中，擺度值以及方法都要確定好，以此保證軸系運(yùn)行的垂直度達(dá)到要求，直線度符合標(biāo)準(zhǔn)。

第三，所選的軸線質(zhì)量必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣才能夠從根本上保證旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量合乎要求。正常情況下，機(jī)組軸系運(yùn)行過(guò)程中，既要與旋轉(zhuǎn)體保持同心，還要與導(dǎo)軸承保持同心，因此導(dǎo)軸承的軸線質(zhì)量也必須達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。

二、水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組軸系運(yùn)行故障及其解決措施

水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件概括起來(lái)主要有兩點(diǎn)，一點(diǎn)是機(jī)組運(yùn)行先天條件要達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，比如機(jī)組選型要正確，設(shè)備設(shè)計(jì)必須滿足安全可靠的要求，整個(gè)工藝要非常先進(jìn)，可以避免軸系運(yùn)行故障，安裝水平要高等；另一點(diǎn)是機(jī)組運(yùn)行后天條件要滿足于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，比如設(shè)備狀態(tài)要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)管理要與機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)相適應(yīng)。這兩個(gè)條件必須同時(shí)具備，除了幾類重大故障，其他類型的故障都是由于上述兩個(gè)條件不滿足要求而引起。因?yàn)闄C(jī)組運(yùn)行故障分析具有一定的困難性，而且層次分明，所以在對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析時(shí)，分析人員必須預(yù)先對(duì)故障類型加以了解，明確故障機(jī)理，由此正確判斷故障以及相應(yīng)的性質(zhì)，這樣才可以采取針對(duì)性的措施。

1、機(jī)組軸系運(yùn)行故障

1.1機(jī)組軸系與導(dǎo)軸承故障

1.1.1導(dǎo)軸承故障。這主要表現(xiàn)在三方面：第一，軸承間隙不均勻，如間隙未能正確調(diào)整，軸線發(fā)生明顯偏移，徑向負(fù)荷存在著嚴(yán)重的不均勻情況；第二，支持部件受到了明顯損壞，如抗頂螺栓壓塌無(wú)法正常使用，鉻缸墊破損影響使用；第三，軸承瓦面出現(xiàn)了明顯破損，如疲勞老化情況比較嚴(yán)重，潤(rùn)滑效果不佳，油質(zhì)污染嚴(yán)重，水質(zhì)量未能達(dá)到要求，軸電壓受到了非常大的影響。1.1.2機(jī)組軸系故障。該類故障主要表現(xiàn)在很多方面，其中比較重要的有如下幾點(diǎn)：第一，軸線彎曲，卡環(huán)厚度不平均，主軸出現(xiàn)了明顯的彎曲，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中心未能得到對(duì)中；第二，轉(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)出現(xiàn)了不平衡問(wèn)題，如轉(zhuǎn)子質(zhì)量以及主軸質(zhì)量不平衡等；第三，機(jī)組不對(duì)中，如軸系水平未能進(jìn)行良好的調(diào)整，軸承間隙并不平均等；第四，旋轉(zhuǎn)部件相互之間碰磨，如轉(zhuǎn)動(dòng)與固定部件由于空隙不平均出現(xiàn)了碰磨的情況，設(shè)備部件某些方面存在著缺陷。

1.2機(jī)組軸系統(tǒng)運(yùn)行故障

1.2.1水輪機(jī)及過(guò)流部件故障。這主要表現(xiàn)在三方面：第一，水輪機(jī)故障，如轉(zhuǎn)輪質(zhì)量未能達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)葉輪葉開(kāi)口大小不一，轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)常發(fā)生振動(dòng)，轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)了磨損以及空蝕的問(wèn)題；第二，主封以及迷宮環(huán)出現(xiàn)了故障，如主封無(wú)法正常發(fā)揮功能，迷宮環(huán)受到嚴(yán)重?fù)p壞，軸系出現(xiàn)了偏心的問(wèn)題；第三，尾水振動(dòng)故障，如空隙磨損比較嚴(yán)重，引水系統(tǒng)出現(xiàn)了比較嚴(yán)重共振問(wèn)題。1.2.2推力軸承運(yùn)行故障。該故障類型有很多，其中比較典型的有如下幾種：第一，油膜厚度故障，如軸電壓突然上升，軸瓦明顯變形；機(jī)組難以穩(wěn)定運(yùn)行等；第二，支撐結(jié)構(gòu)故障，如運(yùn)行負(fù)荷未能保持平均狀態(tài)，壓板出現(xiàn)了變形；第三，潤(rùn)滑油故障，比如油性指標(biāo)受到了非常明顯的破壞，污染程度比較大，濃度也遭受了破壞。

2、解決對(duì)策

第一，積極預(yù)防。水電廠工作人員要在水輪發(fā)電機(jī)組正式運(yùn)行之前，要對(duì)進(jìn)行建模實(shí)驗(yàn)，以此保證軸系運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)符合要求；另外，要正確選型，科學(xué)合理的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)建機(jī)組故障模型，以此確保機(jī)組性能符合要求，特別是規(guī)模比較大的機(jī)組，必須預(yù)先構(gòu)建故障模型。第二，做好監(jiān)測(cè)與診斷工作。工作人員首先要對(duì)機(jī)組運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)加以監(jiān)測(cè)，以此能夠隨時(shí)了解機(jī)組運(yùn)行是否處于正常狀態(tài)；工作人員要對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，并作出正確的判斷，尤其是對(duì)潛在故障定要在第一時(shí)間做出判斷，這樣才能避免問(wèn)題的出現(xiàn)；領(lǐng)導(dǎo)者要對(duì)設(shè)備維修進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，并依據(jù)設(shè)備狀態(tài)作出正確的決策。第三，采用及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞?。及時(shí)處理，適時(shí)處理，有效處理是對(duì)機(jī)組運(yùn)行設(shè)備故障性質(zhì)、原因、程度和部位采取相應(yīng)措施來(lái)控制、消除故障重現(xiàn)，發(fā)展及減振的具體實(shí)施處理方式。對(duì)那些影響較大，危害嚴(yán)重突發(fā)故障，應(yīng)及時(shí)停機(jī)處理，使之達(dá)到符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)有效處理結(jié)果：對(duì)那些異常問(wèn)題，可改變運(yùn)行條件，采取相應(yīng)措施，能緩沖機(jī)組設(shè)備的危害性或事故擴(kuò)展艾延，可以借設(shè)備檢修期間進(jìn)行適時(shí)、有效處理；對(duì)那些設(shè)備缺陷、潛伏性的事故苗頭或故障，應(yīng)在機(jī)組設(shè)備檢測(cè)或在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)分析故障原因、趨勢(shì)、發(fā)展，采取適時(shí)、有效處理方式。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體故障類型，采取相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行有效的處理。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可知水輪發(fā)電機(jī)軸系運(yùn)行穩(wěn)定能夠基本保證水輪機(jī)發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)軸系運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)各類故障進(jìn)行分析研究有著非常大的現(xiàn)實(shí)意義。工作人員要對(duì)機(jī)組軸系運(yùn)行非常熟悉，尤其是要對(duì)其軸系統(tǒng)之間保持的關(guān)系進(jìn)行了解，懂得機(jī)組軸系運(yùn)行可能出現(xiàn)的各類問(wèn)題，這樣對(duì)制定預(yù)防方案以及實(shí)施監(jiān)測(cè)有著參考作用。

參考文獻(xiàn)

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