水力發(fā)電廠水輪機(jī)異常故障以及處理

相繼良

摘? ? 要：現(xiàn)階段，在我國(guó)的水力發(fā)電工程建設(shè)中，水輪機(jī)扮演著十分重要的角色，其應(yīng)用具有轉(zhuǎn)化率高、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，對(duì)水力發(fā)電廠的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。但是，水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，極易受到泥沙等因素的影響，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，大大降低了水輪機(jī)的工作效率。因此，對(duì)水輪機(jī)異常故障出現(xiàn)的原因及處理措施進(jìn)行探析十分重要?；诖?，本文首先對(duì)水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，隨后對(duì)水輪機(jī)應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)的故障及其誘因進(jìn)行探析，最后就水輪機(jī)的常見(jiàn)故障提出相應(yīng)的解決措施，以此供相關(guān)人士參考交流。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);異常故障;轉(zhuǎn)輪;處理方法

1? 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)等的用電量不斷增加，導(dǎo)致我國(guó)供電網(wǎng)絡(luò)處于十分緊張局面。在此背景下，水力發(fā)電的重要性越來(lái)越突出，水力發(fā)電廠也得到了一定程度的發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)的水力發(fā)電廠的建設(shè)規(guī)模也在不斷壯大。水輪機(jī)作為水力發(fā)電工程中重要的應(yīng)用設(shè)備，其運(yùn)轉(zhuǎn)效率直接影響著水力發(fā)電廠的發(fā)展。但是，由于各種因素的影響，水輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中常會(huì)出現(xiàn)異常故障，對(duì)水輪機(jī)故障出現(xiàn)的原因以及處理措施進(jìn)行探究，對(duì)提升水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，促進(jìn)水力發(fā)電廠的發(fā)展具有重要意義。

2? 水輪機(jī)簡(jiǎn)述

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)所用的電量大有增加，我國(guó)供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了緊張的局面。傳統(tǒng)的火力發(fā)電已經(jīng)難以滿足人們的用電量要求，與此同時(shí)，火力發(fā)電是以寶貴的石油等不可再生資源作為發(fā)電原料的，不僅發(fā)電成本高，其對(duì)環(huán)境造成的污染也十分巨大。在此背景下，開(kāi)發(fā)新能源作為新型發(fā)電方式，水力發(fā)電也因此應(yīng)運(yùn)而生。水力發(fā)電的出現(xiàn)，不僅緩解了我國(guó)供電網(wǎng)絡(luò)的緊張局面，而且有效節(jié)約的石油等資源，同時(shí)減緩了環(huán)境污染的緊張局面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)火力發(fā)電缺點(diǎn)的改進(jìn)。

在水力發(fā)電工程中，主要應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備就是水輪機(jī)，其構(gòu)成部件主要是轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)葉、蝸殼、尾水管以及導(dǎo)水控制機(jī)構(gòu)等[1]。在水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各部件功能的緊密配合是實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)目的的關(guān)鍵所在。但是，在水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)有故障的出現(xiàn)，這不僅會(huì)給水輪機(jī)運(yùn)行效率造成嚴(yán)重的影響，還會(huì)給水力發(fā)電廠的水力發(fā)電任務(wù)造成嚴(yán)重的阻礙。因此，對(duì)水力發(fā)電廠水輪機(jī)的常見(jiàn)故障進(jìn)行探析，探究有效解決故障的方法十分關(guān)鍵。

3? 水輪機(jī)常見(jiàn)的異常故障發(fā)生的原因

3.1? 水輪機(jī)振動(dòng)故障

水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，安全范圍內(nèi)的振動(dòng)頻率不會(huì)對(duì)水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，但一旦水輪機(jī)的振動(dòng)頻率超出安全范圍，或者震動(dòng)不穩(wěn)定，就意味者水輪機(jī)的某個(gè)部件出現(xiàn)了異常故障。這種異常振動(dòng)的出現(xiàn)，不僅會(huì)使得水輪機(jī)的使用壽命大大縮短，還會(huì)降低水力發(fā)電廠的生效率，甚至還可能引起其他設(shè)備的共振，給水力發(fā)電廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為有效探究解決水輪機(jī)異常振動(dòng)故障的方法，需要對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行探究。

當(dāng)前已知的引發(fā)水輪機(jī)異常振動(dòng)故障發(fā)生的原因主要有三個(gè)：第一個(gè)是水輪機(jī)的尾水管出現(xiàn)異常，這主要是因?yàn)樗啓C(jī)的尾水管受到不均勻外力的沖擊，引起不穩(wěn)定流體的產(chǎn)生，進(jìn)而給整個(gè)水輪機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行造成影響[2]。第二個(gè)重要原因是流通管的錯(cuò)誤安裝，這使得水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)空蝕現(xiàn)象，最終導(dǎo)致水體在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，流通管難以保持穩(wěn)定，最終引起水輪機(jī)的異常振動(dòng)。第三個(gè)原因是水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重量不平衡，主要是由于轉(zhuǎn)輪在補(bǔ)焊后導(dǎo)致的葉片重量不均勻，甚至出現(xiàn)局部變形情況，最終導(dǎo)致水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的不正常振動(dòng)。

3.2? 轉(zhuǎn)輪異常損耗

在水輪機(jī)進(jìn)行水力發(fā)電過(guò)程中，容易受到水體中泥沙等的影響，造成轉(zhuǎn)輪的異常損耗，并且泥沙量的多少會(huì)直接影響轉(zhuǎn)輪的損耗程度。一般情況下，在水體用于水力發(fā)電前會(huì)經(jīng)過(guò)一定的處理，以減少水體中的泥沙含量，以降低對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的損耗。但是，經(jīng)過(guò)處理的水體一般還會(huì)含有一定量的泥沙，當(dāng)這些水流經(jīng)過(guò)水輪機(jī)時(shí)，就會(huì)給水輪機(jī)的管道造成一定程度的磨損，引發(fā)水輪機(jī)管道的變形等，久而久之還會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪損壞，影響水輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，水體中含有的泥沙還可能會(huì)加劇氣蝕對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的損害，引發(fā)水輪轉(zhuǎn)輪的多重破壞，嚴(yán)重降低水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

3.3? 轉(zhuǎn)輪運(yùn)行時(shí)的常見(jiàn)故障

轉(zhuǎn)輪作為水輪機(jī)的核心部件，在運(yùn)行過(guò)程中也極易出現(xiàn)異常故障，引發(fā)這些故障的原因主要有兩個(gè)。首先，是轉(zhuǎn)輪的氣蝕失效[3]，引發(fā)氣蝕失效的原因有多種，其中最主要的就是其出廠時(shí)的性能指標(biāo)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。另外一個(gè)誘發(fā)轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)異常故障的原因就是轉(zhuǎn)輪斷裂。引起轉(zhuǎn)輪斷裂故障的主要原因是，轉(zhuǎn)輪在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中受到腐蝕，導(dǎo)致輪葉薄弱，水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的振動(dòng)容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪的斷裂。

4? 解決水輪機(jī)常見(jiàn)故障的有效措施

4.1? 合理控制軸承瓦溫度

水輪機(jī)的軸承瓦溫度過(guò)高會(huì)在大概率上引發(fā)水輪機(jī)異常故障的出現(xiàn)，對(duì)軸承瓦的溫度進(jìn)行合理控制是保障水輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要手段[4]。一般情況下，在水輪機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸承瓦的溫度會(huì)有所上升，要根據(jù)不同情況采取不同的措施對(duì)軸承瓦溫度過(guò)高的問(wèn)題進(jìn)行解決。如果軸承瓦的溫度是急驟上升的，同時(shí)還伴有水輪機(jī)振動(dòng)幅度加大的現(xiàn)象，那么就應(yīng)該采取緊急停機(jī)處理，并且對(duì)水輪機(jī)的油水管路、冷卻水系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)等進(jìn)行詳細(xì)排查，對(duì)故障出現(xiàn)部位進(jìn)行維修或零件更換。如果溫度的上升速率較為緩慢，且機(jī)組的振動(dòng)幅度處于正常范圍內(nèi)，則可以在不停機(jī)的情況下對(duì)有位、測(cè)溫系統(tǒng)、冷卻水流量等進(jìn)行故障排查與維修，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承瓦溫度的有效控制。

4.2? 拆除水輪機(jī)內(nèi)部的紫銅墊

水輪機(jī)振動(dòng)故障的出現(xiàn)，大都是由零部件出現(xiàn)故障多引發(fā)的，此時(shí)水輪機(jī)一般處于帶負(fù)荷的工作狀態(tài)。在這種情況下，則應(yīng)該首先對(duì)水輪機(jī)的零部件進(jìn)行檢查，主要排查轉(zhuǎn)輪以及螺釘?shù)炔考欠癯霈F(xiàn)異常，面對(duì)葉片脫落現(xiàn)象，則應(yīng)該立即停機(jī)對(duì)其進(jìn)行維修，以保障系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性及安全性。

此外，還可以采取對(duì)設(shè)備重新盤車的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)振動(dòng)頻率的有效控制。在此過(guò)程中，可以拆除水輪機(jī)內(nèi)部的紫銅墊，以保障水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。同時(shí)，在對(duì)零部件進(jìn)行移除處理時(shí)，要注意對(duì)零部件的保護(hù)，并且要對(duì)其他設(shè)備的位置及角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免其它設(shè)備共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4.3? 對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行重新組裝

在水輪機(jī)故障出現(xiàn)后，必須對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的排查和處理，并且在處理完成后對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行重新組裝。在水輪機(jī)的重裝過(guò)程中，技術(shù)人員需要注意嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明書進(jìn)行，同時(shí)對(duì)設(shè)備之間的距離進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少設(shè)備間共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，在機(jī)械的重裝完成后，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行專業(yè)的性能檢測(cè)，以保證設(shè)備的安裝質(zhì)量，確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相關(guān)人員還應(yīng)該對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為后續(xù)檢修工作的進(jìn)行提供數(shù)據(jù)參考。

5? 結(jié)束語(yǔ)

振動(dòng)故障作為水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中最為常見(jiàn)的故障，其出現(xiàn)不僅會(huì)嚴(yán)重降低水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，同時(shí)還會(huì)大大縮短水輪機(jī)的使用壽命，甚至還會(huì)給整個(gè)水力發(fā)電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。為實(shí)現(xiàn)資源有效利用率的提升，降低由于水輪機(jī)運(yùn)行故障給水力發(fā)電廠帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，就需要對(duì)水輪機(jī)常見(jiàn)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行研究，并且以研究結(jié)果為依據(jù)提出相應(yīng)的解決措施，以此保障水力發(fā)電廠水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)我國(guó)水力發(fā)電工程的建設(shè)和發(fā)展。

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