水轮机运行中的故障分析及处理措施

吴永平

摘要：文中结合笔者实际工作经验，对水轮机运行中的常见故障进行分析，并提出有效处理方法，进一步强化水轮机的检修工作，以确保其安全、稳定运行，顺利实现经济目标与社会效益。

关键词：水轮机 故障 处理 检修

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。因此，加强对水轮机运行过程中的常见故障分析，有针对性地采取处理措施，具有重要意义。

一、水轮机运行中的故障与处理方法

1.水轮机出力不足

如果水轮机的导叶开度没有发生改变，同时机组的转速与额定转速不相符，那么可确定出现水轮机出力故障，其力度明显降低。一般发生该种故障的主要原因在于：

（1）水轮机水头损失较大；

（2）电站尾水位有所增加；

（3）进水口的拦污栅出现阻塞问题或者在水轮机内部的导水机构被杂物卡死。检查水轮机的出力故障并采取处理措施，具体分析如下：

①查看水轮机在满负荷状态运行下，是否发生负荷波动幅度较大现象；

②将拦污栅中的杂物及时清除，避免由于杂物阻塞而对机组出力造成影响；

③查看水轮机的导叶是否存在严重气蚀，如果导叶的角度不相同，需要及时停机处理；

④一般情况下，发生水轮机出力不足现象，常伴有振动、异响盛者大幅度的波动等问题，需要根据实际情况进行判断与处理。

2.轴承温度偏高

出现轴承温度过高问题，应主要考虑以下几点原因：

（1）轴承的冷却水有所减少或者已经中断；

（2）油质偏低，如油的清洁度问题、运行过程中的不适应等问题，都将对润滑效果产生影响，造成轴承的温度提高；

（3）油槽缺油问题；

（4）机组振动或者摆度过大；

（5）发电机的轴承座对地绝缘不佳。应对轴承温度偏高问题，可采取四种方法：

①对冷却水的水流、水压进行日常检查；

②查看油系统运行状况，及时加油；

③查看轴承是否存在异响，检测轴承摆度水平；

④查看油质，对其进行质量化验。如果油质偏差，则需要停止设备运行，换成新油。

3.水轮机振动现象

（1）机械安装问题

首先，由于特子质量的问题，可能造成不平衡现象，再加上惯性力的影响，主轴就会出现弯曲变形，且轴变形越严重，振动就会越明显。在检修过程中，需要将拆卸部件进行重新检测、安装，才能从根本改善振动问题；其次，由于质量失衡而产生离心惯性，造成转动部件之间发生较大间隙，此时振幅有所增加；随着动力压力的上升，就将对轴承产生推动作用，进而形成撄振，如果摆振过于严重，那么局部摩擦力增加，也会产生机组振动；再次，有关机组转动部分的重量不平衡问题。机组的振动情况与负荷的大小关系不大，但是与转速的高低密切相关，一般是由于叶片发生变形、叶片重力不均匀等问题引起，需要将机组的转轮拆卸，开展平衡检查、测量叶片形状，消除机组振动问题。

（2）水力平衡问题

一方面，由于尾水管中发生水流漩涡，进而造成水轮机的振动现象；如果水力发生不平衡现象，那么振动就会形成压力脉动，对机组造成扰动作用，同时产生较大噪声，也将对尾水管产生一定破坏力。一般情况下，可采取将补气管安装到尾水管的方法，避免水压产生脉动引起管壁振动，以此消除漩涡；另一方面，如果水流或者杂物围绕叶片流动，那么叶片被卡住，可能在出口位置发生涡流，同时由于单导叶处于自由活动状态下，就会发生叶片和冲击波的共振、水流不平衡等问题，这时候机组就会发生异响，叶片的根部位置出现裂纹。此时将导水叶关闭并采取对应处理措施，即可改善这一问题。

4.油压大幅度降低

如果水轮机的油压大幅度降低，那么可能造成熔丝烧断、油泵电动机的油源中断；同时，电动机烧坏、螺杆损坏或者油管路发生裂纹等，都会引发油压的变化。这种情况下，水轮机就会发出报警信号，需要对油压装置中压力表进行查看，如果指示偏低，则应采取处理措施：如果水轮机处于运行状态下，应进行补气打压处理；一般情况下，油压设备以断续式运行为主，那么在运行压力的范围之内，可以结合回油箱的油位情况，将油箱中的空气补齐，以此确保油箱中的油气处于一定比例数值内。如果发生故障或问题，则应该结合油压设备的运行管理进行细致分析、检查，排除故障隐患。

5.过负荷运行状态

如果在电网的高压线路运行中发生故障，线路的电压有所降低，就会形成三相不平衡负载问题。如果水轮机组在独立的小网之外运行，那么供电负荷偏大，机组与用电线路并网运行，一旦发生线路停电问题，而用户便用的负荷已经与机组供电负荷较为接近，就会发生过负荷运行。对于水轮发电机来说，在正常运行状态下不能承受过负荷，主要由于绝缘材料、温度提高的能力有限，因此可能对绝缘材料的寿命造成影响。实际上，绝缘老化需要经过一个过程，绝缘材料会逐渐脆弱化，此时介质的损耗有所增加，承受电压强度的能力降低，因此尽量控制高温作用的时间，以此降低对绝缘材料的损害。

二、水轮机运行中的检修方法

1.日常检修

一般情况下，大多在枯水期实行水轮机检修工作，尽量减少由于停机检修而产生的发点损失；对于电网运行来说，只有保障一定的备用容量，才能开展机组检修工作；另一方面，由于定期检修之前可以进行充分的准备，因此考虑到水轮机可能存在的缺陷，有针对性地采取处理措施。但应该注意的是，如果由于定期检修工作不到位，而丰水期发现水轮机故障或缺陷，将加大停机损失。因此如果只是小故障、小问题，可以在枯水季节进行统一检修与处理，争取满足丰水期的发电需求，更好地满足运行效益。

2.实时状态监测

强化水轮机的状态检修工作，主要应用计算机蓝控系统，实时记录、检测、分析设备的运行状况、参数等。如果在设备运行过程中发生异常现象或者故障问题，应及时作出诊断，提出报告，为水轮机运行提供保障。只有提高计算机传感元件的可靠性，才能更好地保障数据真实性、全面性，为水轮机运行中的故障检测与处理提供支持，及时发现问题、及时处理，强化故障处理效率。

总之，水轮机运行中的故障是水电站必然面临的问题，如果水中存有大量的泥沙，不仅对设备产生磨削作用，还会造成气蚀，对设备正常运行造成影响。因此，在今后水轮机选择时，应充分考虑抗磨损问题，结合电站运行的实际情况，选择合适的机型，同时做好运行过程中的检修工作，将隐患扼杀在萌芽阶段，保障水轮机稳定、持久运行。