水轮机故障的诊断和维修探究

史亮

摘 要：随着电力的发展所需，水力发电需求量也逐渐增大。如今，水力发电逐渐走向了无人化，对设备维修保养上都是依靠巡视员按时进行检查。但是从实况来看，水轮机故障诊断与维修还存在一些问题，主要原因在于熟练维修工不断减少，过于依赖检修人员技术等，因此，探究诊断水轮机的故障具有现实意义。文章阐述了预防故障的意义，分析了对故障的诊断及维修。

关键词：水轮机故障；诊断；维修

中图分类号：TK730 文献标识码：A 2013年11月，四川某偏远地区发生大面积停电，事后调查发现这个片区使用了水力发电站所发的电，而出现停电根源就是水轮机发生故障，影响到了该发电站的正常运转。如今水力发电站朝着无人化方向发展，但因熟练的检修工在不断减少，诊断与维修中存在各种不足之处。因此，探究诊断水轮机的故障及维修具有现实意义。

1 诊断水轮机故障的意义

对于水轮机的故障而言，必须要以预防为主，因为一旦出现故障就会影响到正常运转，势必影响到正常供电。而对水轮机故障进行诊断的意义主要体现在如下几个方面。

1.1 提高了经济性

对于水轮机而言，必须要以防范为主，或一旦发现事故就要及早采取相应措施进行处理，就能够有效缩短水轮机停机时间，增强设备运转效率。还能够减少不必要的维修，有效优化维修费用。

1.2 提升技术性能

诊断故障能够减少熟练检修工的需要，如今熟练检修工不断减少，采取故障诊断能够将各个熟练检修工所具备的技术集中到一起，发挥出有效作用，还能够凭借直观判断朝着定量分析的方向发展。

1.3 提高质量的可靠性

有效诊断水轮机故障，能够防止产生出突发事故，或出现突发事故之时能够及早采取措施保障安全，提升可靠性。

2 水轮机故障的诊断和维修分析

依据相关的权威机构统计发现，过去10 a水电站出现的设备故障统计，大部分都和水轮机相关，而水轮机上发生最多频率是给排水的装置、水轮机本体、油压装置等，对水轮机发生故障分析来看，水轮机自身的导叶，以及导叶周围的封水装置等各种油压装置中供油设备，分析发生故障的原因，大多数是自然裂化故障，其次是制造不良、实施不良以及保养不良。

对于水轮机故障要以预防维修作为重要目的，需要日常监视温度、振动等各种状态，对故障进行事先预测。采用的方法主要有两种：

①分析过去每日或者每月最高值，查找出变化趋势，之后依据趋势预测出什么时候会超过给定限值。

②从分析数据变化中查找出异常征兆。

具体诊断应该从如下监视进行。

2.1 水轮机的轴承温度

当水轮机运转之时，随着部件不停转动或者轴承自身不正常都会导致温度升高，或者冷却水量、室温、水温以及油温等发生变化必然影响到温度变化。对于维护水轮机故障来看，都是想把轴承的温度、室温、冷却水置以及室温等各种条件，调整到同样的水平便于监视。而且要想满足这个条件，如果处于稳定运行状态非常容易做到，但是要处于过渡过程状态就存在一定难度。比如启动之时，润滑油、轴承等就必然会从冷却状态转变到暖和状态，一直到所产生热量等同于散发出的热量，在这之前热量变化就存在一定的时间常数，也就呈现出线性滞后状态。现在所采用的两种方法处理，对条件限定情况下进行线性滞后处理，或者对线性滞后不考虑的处理方式，依照时间的变化率来处理。但是不管采用哪种方式，都需要将轴承的换算值、测定值以及时间变化率等当成监视对象。

在发生水轮机轴承故障之前，大多数环境下都可能发生温度变化异常现象，从实况分析来看，机组被启动之时，轴承温度发生时间变化率主要是遭受到了运行条件控制，比如轴承油槽中的油温均匀度以及机组的转速上升率等，如果油槽中混入了水，轴承的温度在短时间内会下降。

2.2 水轮机振动

水轮机在运转之时就会发生振动，一般情况在水轮机轴承座等相关部位设置了振动计，或者是加速度计，用来测定振动的频率、总幅值等作为分析结果，并当成监视对象，尤其是运用频率分析监视，如果总幅值不能够反映出来之时，就需要检测微小异常，通过分析的原因进行判断，这种方式对于一些维修管理比较严密的非常有用。轴承等各处振动水平，除开因为正常转动等造成一部分异常，还有一些原因是水轮机运行状态不同造成变化，比如停机时、启动时，以及具有负荷状态等，因此在设定警报极限之时就要依据不同状态所定。一般情况下，开始运转时实际测定值就是初值。特别在启动时，因为振幅比较大极易出现异常，因此尤其需要监视。

2.3 水轮机室内的噪音

机器中有空气，当发生振动之时就会因空气作为媒介而发出声音，这种声音就是噪音，该噪音的频率成份和振动基本成份是相同的。所以就需要分析噪音频率并且进行监视，及早发现异常并进行处理。在这种理论上，就将噪音计安装到水轮机的室内，有效监视到分析水轮机发出噪音总幅值与频率的结果。一旦水轮机出现了故障，并非声正幅值出现了大幅度、明显的变化，实施上在许多显现出来的声压水平较低，但是频率范围中音调却出现了一定变化。但是从现在的噪音监视实例情况分析可知，因为噪音计优势频率存在一定的随机性，现在常用的有益监视存在一定的困难。

2.4 油压装置

每一次卸载所加载的时间与每一日的加载次数、卸载次数，以及加载时油面及油压等各种参数都要通过日常进行监视，这些数据均随着主机运行状态发生变化，因此机组在运行之时及停止之时都需要设置相应的报警参数，只有这样才能够检测压力及油位的变化，防止压油泵、气泵等出现异常。

2.5 压油装置漏油

对于水轮机而言，必须要监视油压装置总油量，必须要将总油量和初期值进行比较，依据减少程度就能够判断出水轮机的漏油量。日常测定总油量就是观察油槽中的油量，至于管道根本不用观察油槽中的油量，一定要依据温度来严格修正油量。事实上，所测出的油量并非总油量，从实况的运行情况分析可知该方法充分满足所用的。所以，一旦停机管道等各处必须要回流到油槽，因此，须要将停止与运行分开设定整定报警的值。

2.6 空气压缩装置出现漏气

在运行中，要对每个单位时间压力改变值进行监视，一旦漏气量发生增加，就会增加单位时间中的压力下降值。如果空气压缩机及压油槽的进气阀门在进气之时压力也就随之而改变，所以空气压缩机只有在停止状态及关闭给气阀之时才便于检查漏气。

3 结 语

从现状来看，水轮机故障诊断以及维修之时都要考虑到所使用的方法及技术现状，只有从现状中分析存在的问题，才能够有针对性地进行诊断。而且还必须要采取诊断手段预防故障，只有这样，才能够防范发生事故的几率，才能够确保水轮机的正常运转。

参考文献：

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[2] 川上一美.水轮机的故障诊断和预防维修[J].水电厂自动化，2010，（10）.

[3] 张礼达，任腊春.水电机组状态监测与故障诊断技术研究现状与发展[J].水利水电科技进展，2007，（5）. 文章编号：1006-8937（2015）14-0113-02