水轮机运行中的故障处理方法探析

摘要：以预防为主，坚持安全生产，采取科学合理的预防，才能够有效地降低事故发生的概率。文章针对我国水电站的水轮机在运作过程中一些常见的故障进行了相关分析，并结合实际情况提出了一些处理故障的措施，希望能够给今后出现类似的状况提供参考。

关键词：水电站；水轮机运行；故障处理；水导瓦；机组过速；转轮运行 文献标识码：A

中图分类号：TV7 文章编号：1009-2374（2015）32-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.033

1 水轮机运行中的常见故障

1.1 水导瓦温度过高故障

为了保证机组能够在同一条轴线进行转动，水轮机部位使用巴氏合金轴瓦来固定转轴。因为轴瓦与转轴接触的间隙比较小，机组在转动时，由于相互摩擦导致发热，轴瓦和转轴的温度会升高，如果温度升高到巴氏合金轴瓦的熔点的时候，轴瓦将会被烧坏，转轴出现拉毛，就会引起水轮机组发生偏离轴线进行旋转从而振动。导致水导瓦的温度过高主要有下面三个原因：第一，油变质。轴承内部的润滑油由于长时间的使用，油中含有水或者其他的酸性杂性，导致油质劣化，从而导致润滑的性能受到影响，特别是如果轴承内出现大量进水（如冷却器发生漏水等）的时候，致使冷却和润滑的介质改变，则会直接地影响轴承内的润滑条件，水瓦温度就会急剧上升；第二，润滑油减少。轴承的油槽密封不严或者排油的阀门没有关闭严密，导致大量的甩油或漏油，由于润滑油减少而不能形成良好的油膜，导致轴承的温度升高；第三，冷却水中断或冷却水压降低。阀门的阀瓣损坏、管道进空气、冷却水管堵塞等都会使冷却器的过流量受到影响，导致冷却器不能够正常地发挥作用，从而引起轴承的油温升高。

1.2 机组过速故障

如果机组的转速超过了铭牌上规定的转速的时候，就会致使过速故障发生，如果机组的转速超过了某个定值，通常超过了规定的转速的140%之上，机组的转动部分的离心力就会快速增大，导致机组振动与摆度明显增大，从而造成固定部分与转动部分发生碰撞，以至于不断扩大事故进而导致更多部件被损坏，因此一定要采取有效措施来防止机组转速过大。导致机组发生过速的主要原因有：第一，机组带负荷运行的时候，由于种种原因负荷突然被甩掉，如果这时导叶不能关闭或者关闭过慢，机组的转速则可能升高到额定转速的120%～140%甚至更高；第二，机组在正常开机停机的过程中，如果出现调速器失控，也会导致机组的转速急剧上升进而发生过速。

1.3 转轮运行时的故障

转轮是水轮机的重要部件，在运行的过程中非常容易导致故障发生。经过分析研究发现，目前转轮在运行的过程中出现的故障主要有两种，即断裂和空蚀。导致空蚀事故发生的原因有很多，所涉及的面也比较广，例如转轮的材质、各项的性能指标及在制造转轮的过程中的热处理、各种加工工艺等环节都会影响转轮的质量，所以转轮出现故障的情况也非常复杂。通常情况下，转轮抗腐蚀的性能与它的组织细密的程度和表面光滑的程度紧密相连，一般组织越是细密，表面越是光滑，抗腐蚀的性能就越好。但是，转轮组织的细密程度和表面的光滑程度只能减少空蚀的现象，不能使空蚀完全消失。此外，由于设备频繁的震动，会导致裂纹随着空蚀现象出现。

1.4 剪断销剪断故障

剪断销是水轮机导水叶的拐臂与传动机构之间的连接器，是水轮机导水叶一个重要的保护装置。一般情况下，导水叶在运作的过程中，剪断销带动导水叶转动的强度足够大，如果剪力超过正常操作力1.5倍的时候，剪断销则会被剪断，致使导水叶不受控制，事故扩大。如果剪断销被剪断，水轮机的水流会不均匀从而导致机组出现振动，关机的时候不能关闭全部的水流致使机组一直转动不能停。剪断销剪断的原因主要有：第一，如果导水叶间机械或者卡住的时候，导水叶就不能够运动，拐臂因为调速环的带动而转动，从而产生比较大的剪力，导致剪断销剪断；第二，导水叶开启或者关闭比较快，增大了水流对导水叶的压力，由于剪力较大而导致剪断销被剪断。

2 水轮机故障的预防

以预防为主，坚持安全生产，采取科学合理的预防，才能够有效地降低事故发生的概率。根据笔者多年的工作经验和水轮机机组运行的具体情况，总结出下面四条预防措施：第一，建立一座发电站，要从设计、设备的选型、调试、安装等各个环节进行严格的把关，要结合电网和电站的具体情况，所选择的设备要稳定、合格，此外要合理地搭配各种操作方式、报警信号、自动装置以及保护装置；第二，要加强对水轮机工作人员进行的业务培训、安全教育以及素质教育；第三，建立健全的工作制度，如安全管理制度、设备缺陷记录制度运行、值班制度等各种适合电站需要的制度；第四，要编制出适合该电站生产需要的操作制度和运行规程，制定出各种事故预想以及处理事故的方案，平时要反复加强事故演习，以便发生事故时能够迅速地做出反应，减少事故带来的损失。

3 水轮机运行中出现故障的处理方法

3.1 水导瓦温度过高的处理方法

如果机组水导瓦的温度比较高的时候，需要从下面的步骤进行分析与处理：第一，如果水导瓦的温度是慢慢升高，机组摆度、振动没有异常，不要着急停机。要先检查它的测温系统是不是正常、冷却水的流量和水压是不是正常以及油位是不是正常。如果不能够迅速地判断原因且温度持续升高，需要马上停机检查；第二，如果温度突然升高，机组的振动与摆度也突然变大，需要马上紧急停机。要彻底检查冷却水系统、测温系统、水导油槽的油位、油质以及油水管路等情况，寻找原因。如果有必要可以拆开水导，检查水导瓦的瓦面与间隙之间的磨损情况，对其进行合理的修复。

3.2 机组过速的处理方法

第一，如果机组出现过速时，不要心慌，要保持冷静、沉着应对；第二，机组运行的过程中，如果突然失去负荷，要检查过速保护的装置是否能够正常动作，如果过速保护动作不正常或者拒动，要马上手动进行紧急停机，必要时可以关闭水轮机的主阀；第三，如果在开机停机（或者紧急停机）的过程中，由于调速器异常或者剪断销剪断等导致机组转动过快，这时尽管转速还没有达到过速保护运作的额定值，都需要马上关闭水轮机的主阀。对那些没有设置主阀的机组，需要马上关闭机组前的进水口闸门。此外，如果机组的转速下降到额定转速35%以下的时候，需要手动制动，从而使机组完全停止运作。

3.3 处理水轮机转轮故障的措施

第一，转轮产生的故障主要是空蚀，对空蚀进行焊补与清理的过程中，一般采取手工电弧焊，在电焊之前要先把汽蚀刮干净，再把毛刺和高点磨掉，接着用氧气-乙炔焰对其预热，温度为200℃左右；第二，以分水刃作为界限，把空蚀分为上下两个部分分别对其进行堆焊，采用退补焊这种方法把上面部分先堆焊完，再对下面部分进行堆焊。此外，在焊接的时候还要严格的检查叶型，仔细校对并对其进行修正，以便确保能够满足焊接条件的要求，从而达到提高转轮抗蚀性能的目的。

4 结语

如果水轮机发生故障，则会直接致使发电机组不能正常运行。总而言之，水电站要把水轮机在运行过程中对故障的处理放在重要的位置上。选择水轮机的时候，要加强注重水轮机的质量问题，在日常运行和管理的过程中，要加强事故预防与事故分析，针对不同种事故，沉着冷静地应对，并采取科学的措施进行处理，在根源上消除或者减少事故发生的概率，以便确保水轮机能够稳定、持久地运行。

参考文献

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作者简介：张良（1979-），男，江西九江人，国网江西省电力公司柘林水电厂水轮机检修工，技师。

（责任编辑：秦逊玉）