蘇偉（伊寧縣墩麻扎鎮(zhèn)喀什橋托海水電廠，新疆伊犁835112）

關(guān)于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪故障以及處理方法分析

蘇偉（伊寧縣墩麻扎鎮(zhèn)喀什橋托海水電廠，新疆伊犁835112）

水輪機(jī)作為水力發(fā)電裝置的核心部件，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)輪故障是水輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障，會(huì)對(duì)水輪機(jī)的安全運(yùn)行和工作效率造成極大影響。因此，本文就水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪故障發(fā)生原因進(jìn)行了分析，并對(duì)其處理方法進(jìn)行了探討，以提高水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪故障處理的效率，保障水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的正常運(yùn)行。

轉(zhuǎn)輪；葉片；軸流轉(zhuǎn)槳；處理方法；故障分析

水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中透平機(jī)械。水輪機(jī)安裝在水電站內(nèi)，其主要作用是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫(kù)中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的核心部件，它的好壞直接影響水輪機(jī)的出力。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪故障在水輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遇到，該故障會(huì)嚴(yán)重影響水輪機(jī)的正常運(yùn)行，危機(jī)水輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，要有效解決該問(wèn)題，就必須對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，找出故障的真正原因，從而采取有針對(duì)性處理措施消除故障，恢復(fù)水輪機(jī)的正常運(yùn)行，提高安全生產(chǎn)效率。

大橋水電站位于新疆伊犁地區(qū)喀什流域中下游。是托海水電站的二級(jí)水電站，總裝機(jī)3×5000KW，水輪機(jī)基本參數(shù)：（1）水輪機(jī)型號(hào)（2）水輪機(jī)工作水頭10米（3）額定功率50000WM（4）額定流量65立方米每秒（5）額定轉(zhuǎn)速147轉(zhuǎn)每分鐘。該水電站2013年發(fā)電投產(chǎn)，2014年11月底，2#機(jī)組在試運(yùn)行過(guò)程中，水輪機(jī)振動(dòng)、擺度嚴(yán)重超標(biāo)，機(jī)組只能帶500KW的負(fù)荷，基于這種情況，成立攻關(guān)小組，對(duì)2#機(jī)組解體，進(jìn)行全面檢查?，F(xiàn)將大橋電站2#機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪故障原因查找、分析及處理方法進(jìn)行以下介紹，以便同行引以為鑒。

1 機(jī)組震動(dòng)、擺度嚴(yán)重超標(biāo)故障原因查找。

(1) 將水輪機(jī)分解，拆出轉(zhuǎn)輪，將轉(zhuǎn)輪的四片漿葉全部旋轉(zhuǎn)至零位；

(2) 以5米立車加工平臺(tái)作為工作平臺(tái)，將轉(zhuǎn)輪拆除泄水錐后放置在工作平臺(tái)上；

(3) 對(duì)轉(zhuǎn)輪的各部位尺寸進(jìn)行實(shí)際測(cè)量校核；

(4) 經(jīng)測(cè)量轉(zhuǎn)輪直徑3000毫米，轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑3001毫米；

(5) 轉(zhuǎn)輪有四片槳葉，將每個(gè)漿葉邊緣進(jìn)行網(wǎng)格式分點(diǎn)，每個(gè)槳葉邊緣劃分30個(gè)點(diǎn)，四片槳葉一共劃分了120個(gè)點(diǎn)，將這120個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)平臺(tái)測(cè)量高度距離。根據(jù)四片槳葉的對(duì)稱性原理，相同網(wǎng)格內(nèi)劃分的相同對(duì)應(yīng)點(diǎn)與平臺(tái)之間高度距離應(yīng)該是等值的，通過(guò)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，相同對(duì)應(yīng)點(diǎn)與平臺(tái)之間高度距離有偏差，最大偏差值達(dá)到50毫米。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)偏差原因進(jìn)行仔細(xì)分析判斷，發(fā)現(xiàn)制造廠家在安裝漿葉過(guò)程中，發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量事故，使水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪槳葉在零位時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生安裝偏差，經(jīng)測(cè)量四片漿葉有兩片安裝角度偏差8度，有一片偏差5度，只有一片安裝正常無(wú)偏差。

2 故障原因分析

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)輪實(shí)際加工尺寸的測(cè)量校核不難看出，導(dǎo)致2#機(jī)組水輪機(jī)試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)、擺動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)的直接原因是：

生產(chǎn)廠家在轉(zhuǎn)輪葉片的安裝過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量事故，四片漿葉有三片安裝角度發(fā)生重大偏差，致使水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在運(yùn)行過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)輪漿葉安裝角度偏差，使轉(zhuǎn)輪在水能力的作用下，產(chǎn)生巨大的垂直于發(fā)電機(jī)組大軸的水平方向的推力，在此巨大水平力的推動(dòng)作用下，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生掃堂，葉片與轉(zhuǎn)輪室發(fā)生摩擦和碰撞，最終導(dǎo)致2#機(jī)組水輪機(jī)試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)、擺動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)輪室的內(nèi)徑3001毫米，轉(zhuǎn)輪直徑3000毫米，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中單邊間隙只有0.5毫米，間隙太小也是發(fā)生轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過(guò)程中掃堂的直接原因。

3 故障處理方法

故障原因已經(jīng)找到并分析清楚，下一步就是如何處理，設(shè)法將漿葉安裝偏差的角度糾正過(guò)來(lái)即可。

3.1 轉(zhuǎn)輪漿葉旋轉(zhuǎn)工作原理

由于軸流轉(zhuǎn)漿式轉(zhuǎn)輪槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，其驅(qū)動(dòng)力靠液壓油進(jìn)行傳動(dòng)，槳葉在垂直于水輪機(jī)軸的方向一定范圍內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度從0-100%進(jìn)行調(diào)整，那么槳葉的角度從負(fù)8度—18度之間進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，漿葉是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的呢？其轉(zhuǎn)動(dòng)原理如下，轉(zhuǎn)輪的腔體內(nèi)有一個(gè)活塞缸體，活塞桿的一頭連接著四個(gè)活動(dòng)的連桿支架，每一個(gè)連接支架與一個(gè)漿葉的葉片相連接，當(dāng)活塞桿做上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)四個(gè)連接支架運(yùn)動(dòng)，四個(gè)連接支架帶動(dòng)四個(gè)漿葉葉片做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成漿葉的調(diào)整運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

3.2 具體處理步驟

3.2.1 增大水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室之間的安裝間隙

我們對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑進(jìn)行加工處理，將轉(zhuǎn)輪直徑由3000毫米加工至2998毫米，減小2毫米，這樣使水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室之間的單邊間隙達(dá)到1毫米，杜絕轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與轉(zhuǎn)輪室發(fā)生摩擦掃堂，使水輪機(jī)安全運(yùn)行。

3.2.2 調(diào)整轉(zhuǎn)輪漿葉葉片的初始安裝角度(1)拆除轉(zhuǎn)輪腔體內(nèi)的活塞桿與四個(gè)連接支架的連接螺栓；(2)將漿葉葉片的旋轉(zhuǎn)角度全部調(diào)整到零位，初始安裝角度；

(3) 分別測(cè)量四個(gè)連接支架與活塞桿之間的精確距離，分別是2.5毫米、2.5毫米、2毫米；

(4) 拆除活塞缸體和四個(gè)連接支架；

(5) 在三個(gè)連接支架的圓形套管內(nèi)分別加裝厚度為2.5、2.5、2毫米的圓形墊片；

(6) 回裝轉(zhuǎn)輪腔體內(nèi)的活塞缸體，活塞桿與四個(gè)連接支架的連接螺栓；

(7) 將活塞桿調(diào)至初始頂缸位置，此時(shí)測(cè)量四個(gè)漿葉葉片的初始角度全部在零位，故障處理到此結(jié)束。

4 結(jié)語(yǔ)

2#水輪機(jī)組經(jīng)過(guò)本次故障處理之后完全恢復(fù)正常運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)家規(guī)范的要求。本次故障處理難度非常大，需要高難度的加工處理，為我廠在此類工作方面提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。