水轮机运行中的故障处理探究

谌琪军 刘忠

摘 要：就水轮机的结构而言，它是由各种机械部件组成的。水轮机在运行时，会随着水流的冲刷而旋转，从而获得发电机运行所需的机械能。水电站是自动运行的，现场无操作人员，采用遥控方式。由于汽轮机结构复杂，运行过程中会受到各种因素的影响，不可避免地会导致故障。这需要采取有效措施加以解决。本论文着重于研究水轮机运行中的故障处理的相关问题。

关键词：水轮机;运行;故障;处理

引言：

水电站中，水轮机发挥着重要的作用。水轮机要保证持续稳定地运转，在运行的过程中存在故障是在所难免的，这就需要针对故障采取有效的措施解决。故障问题体现在剪断销剪断的故障、机组过速的故障、水轮机空化与空蚀故障、轴承瓦温异常升高故障以及出力不足故障，具有针对性地提出故障处理措施。

一、水轮机运行过程中所存在的故障

（一）水轮机运行过程中所存在的剪断销剪断的故障

水轮机在运行的过程时，水压冲击力比较大，转速非常高，会出现各种机械振动的问题，很有可能出现磨损的问题。传动机构和导叶曲柄臂之间有一个接头，剪切销可在该位置被切断。导水叶片开关的速度很快。随着水流压力的不断增大，剪切销将被切断。与正常工作力相比，导叶的剪切力要大很多。当剪切力超过操作力的两倍的时候，操作上就无法控制[1]。作为堆芯的保护装置，导叶在运行的过程中，调速环随曲柄臂转动，剪切销需要承受的剪切力很大，容易造成各个部件的损坏，导致汽轮机出现故障。

（二）水轮机运行过程中所存在的机组过速的故障

机组超速故障是指机组在正常启停过程中，调速器将失去控制，导致机组运行速度迅速提高。如果机组运行速度远远超过规定值，旋转部分的离心率就会增加，摆动也会增加，导致旋转部分与固定部分相撞，导致断开。采用科学调查的方法对这一现象进行研究，可以看出，运行速度超过40%。当机组运行时，会出现甩负荷的问题。此时，导叶关闭速度太慢，不能正常发挥作用，汽轮机将发生故障。

（三）水轮机运行过程中所存在的水轮机空化与空蚀故障

水轮机在运行过程中会产生汽蚀或汽蚀现象。水轮机转轮的耐蚀性取决于转轮表面的光滑程度和转轮的活性细度。现在，水轮机转轮的加工将受到各种工艺的影响，包括水轮机所使用的材料、热处理技术的性能和水平，以及運行水质环境的影响，这些都会导致故障问题。当转轮处于运行状态时，这些因素的影响将导致空化问题、空化问题，甚至断裂失效。如果设备运行过于频繁且持续振动，转轮将开裂，涡轮故障的概率将增加[2]。

（四）水轮机运行过程中所存在的轴承瓦温异常升高故障

在水轮机运行中，各轴瓦温升是一种常见故障。这种现象主要体现在几个方面。首先，当冷却水中断或石灰迅速降低冷却水压力时，导轴承油温会升高。造成这种现象的主要原因是冷却水管堵塞或给水阀损坏;其次，如果润滑油不足以起到润滑作用，就不可能形成保护油膜，水轮机部件将采用巴氏合金轴瓦固定轴。如果出现漏油或甩油现象，是由于放油阀松动或油槽密封不好，会导致漏油问题[3];第三，如果润滑油变质，导轴承可能漏水。此时润滑油将与水混合，润滑效果将大大降低。此时机组在运行过程中与轴瓦间的摩擦会增大，使轴瓦温度迅速升高。

（五）水轮机运行过程中所存在的出力不足故障

当汽轮机在运行过程中出现出力不足的问题时，如果导叶开度和额定运行转速不恒定，将降低汽轮机的出力效果。在水流过程中，会产生各种杂物，造成水轮机内部导水机构卡死，无法有效运行[4]。汽轮机相关设备未及时更新，设备老化，加上绝缘降低，使汽轮机实际运行水平远远超过正常运行水平。水轮机机组不能处于良好的运行状态，必然会降低工作效率，从而导致大量的资金损失和成本增加。

二、水轮机运行故障的处理措施

（一）水轮机运行中机组过速的处理措施

在汽轮机运行过程中，如果发现机组缺少汽轮机下部阀门，应关闭进水阀。在启停过程中，调速器不能起到很好的作用，剪切销会被切断，导致故障。此时，汽轮机下阀需要及时关闭。当汽轮机运行时，如果突然失去负荷，则需要使用超速保护装置来确定负荷情况，参见关闭汽轮机下部阀门，并手动紧急停机[5]。

（二）水轮机运行中轴承瓦温度过高的处理措施

水轮机运行中轴承瓦温度过高，必然会导致故障。随着温度的升高，机组将出现摆幅过大的问题，同时振动变化也会过大。对于这些问题，此时就需要及时停止设备运行，拆卸轴承，检查轴承的表面是否存在问题，检查轴瓦间隙是否有损坏的问题，详细检查油水的管道是否阻塞，检查轴承的油位，并查看冷却水系统运行状态是否正常，还要了解测温系统异常情况，考虑相互之间的关联性。

一般来说，温升是逐渐的，摆度是在正常运行状态，机组的振动也很正常。此时，并不需要停止机器，而是要检查油位，检查温度测量系统是否有异常情况，检查冷却水流量和压力是否存在异常状况。如果在短时间内无法诊断出故障原因，则有必要采用停机的方法来检查连续升温的问题，并采取有效的措施解决[6]。

（三）水轮机运行中水轮机出力不足的处理措施

当汽轮机在运行过程中处于满负荷状态的时候，就要对水轮机做好检查工作，要检查各个设备和部件是否存在负荷波动过大的问题，检查汽轮机导叶是否有空化现象，并控制好导叶的角度，以免杂物堵塞汽轮机，影响汽轮机的正常运行。为了保证水轮机的良好运行状态，就需要及时清理拦污栅中的杂质。这样做是为了保证汽轮机安全稳定运行，大大降低了故障率。

结束语：

通过上面的研究可以明确，水电站所承担的是发电工作所，其运行状态灌输到当地的电能传输质量。在水电站中，水轮机是核心设备，要使其保持良好的运行状态，水轮机发挥着重要的作用。水轮机的运行要稳定，这是确保水电站安全可靠运行的基础。在水轮机运行的过程中发生故障问题是很正常的，需要具有针对性地采取有效的处理措施解决。

参考文献：

[1] 王红曼， 黄莉， 罗远红. 葛洲坝125MW机组增容改造水轮机结构设计[J]. 四川电力技术， 2017（06）：74-75.

[2] 季锐， 胡萍. 老挝南塔河1号水电站水轮机进水阀动水关闭试验前的准备工作浅析[J]. 红水河， 2019（03）：58-59.

[3] 刘小伟， 董鸿魁， 张思青， et al. 混流式水轮机机组运行稳定性区域检测[J]. 能源研究与信息， 2019（02）：83-86.

[4] 马玉葵， MAYukui. 向家坝右岸电站水轮机低水位运行性能预测分析[J]. 水电与新能源， 2017（03）：23-27.

[5] 姜铁良， 刘晶石. 某电站水轮机活塞传动机构强度分析与改进[J]. 上海大中型电机， 2017（03）：24-26.

[6] 刘涛. 原型可逆式水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性的试验研究及分析[D].  2017（02）：25-26.