張銘一

（廣西右江水利開發(fā)有限責(zé)任公司 廣西百色 533000）

1 當(dāng)前水輪機(jī)運(yùn)行中常見的故障

1.1 剪斷銷剪斷故障

針對(duì)當(dāng)前水輪機(jī)運(yùn)行中常見的故障來講，最為典型突出的就是剪斷銷剪斷故障，水輪機(jī)在運(yùn)行中因?yàn)楦邏核鞯臎_擊而高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種機(jī)械振動(dòng)與磨損，其中的剪斷銷是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與水輪機(jī)導(dǎo)水葉拐臂二者間的連接器，它出現(xiàn)剪斷的原因主要是因?yàn)閷?dǎo)水葉開關(guān)速度較快而提升了水流壓力致使剪斷銷被剪斷，導(dǎo)水葉在剪力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常操作力大約2倍時(shí)會(huì)失去控制。此外，剪斷銷還是水輪機(jī)導(dǎo)水葉中的核心保護(hù)裝置，假若導(dǎo)水葉在機(jī)械或卡住在狀況下，就會(huì)直接造成拐臂由于調(diào)速環(huán)的帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，使得剪斷銷因承受過大的剪力而毀壞，最終引發(fā)水輪機(jī)故障，導(dǎo)水葉是剪斷銷的主要作業(yè)對(duì)象，它可以讓導(dǎo)水葉充分發(fā)揮出水功能，需要格外注意的是剪斷銷自身承受的剪力是有極限值的，并不是任意放大縮小的。

1.2 機(jī)組過速故障

圖1 水電站水輪機(jī)設(shè)備全系統(tǒng)圖

所謂的機(jī)組過速故障主要是指在正常開機(jī)停機(jī)的過程中出現(xiàn)調(diào)速器失控而引發(fā)的機(jī)組轉(zhuǎn)速驟增現(xiàn)象，一般情況下，機(jī)組的轉(zhuǎn)速大于銘牌上的規(guī)定數(shù)值就會(huì)增大轉(zhuǎn)動(dòng)部位的離心率與擺度，進(jìn)而直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分相碰撞脫節(jié)，經(jīng)過科學(xué)的調(diào)查研究資料顯示，客觀精準(zhǔn)的超過轉(zhuǎn)速是40%，如果機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行的過程中使得負(fù)荷被甩掉，也會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)葉關(guān)閉過慢或失去功能引發(fā)水輪機(jī)故障。

1.3 水輪機(jī)空化與空蝕

轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)空化或空蝕現(xiàn)象，轉(zhuǎn)輪抗腐蝕的性能與它組織表面光滑、細(xì)密的程度成正比關(guān)系，由于轉(zhuǎn)輪的加工工藝、熱處理、材質(zhì)與性能指標(biāo)、水輪機(jī)運(yùn)行的水質(zhì)環(huán)境等因素，轉(zhuǎn)輪在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空化、空蝕乃至斷裂，且設(shè)備過于頻繁的震動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪裂紋出現(xiàn)，增加了水輪機(jī)運(yùn)行的故障幾率。

1.4 軸承瓦溫異常升高故障

水輪機(jī)運(yùn)行中常見的另一大故障就是各軸承瓦溫溫度升高乃至過高引發(fā)的故障。通常集中為以下幾個(gè)原因：①相關(guān)冷卻水中斷或冷卻水壓降低，導(dǎo)致導(dǎo)軸承油溫上升，大多是冷卻水管堵塞、相關(guān)技術(shù)供水閥門損壞等造成的；②潤(rùn)滑油不足導(dǎo)致難以形成油膜，水輪機(jī)部位通常都使用巴氏合金軸瓦來固定轉(zhuǎn)軸，漏油與甩油的出現(xiàn)也是因?yàn)榕庞偷拈y門松散或油槽密封性能不良造成的；③潤(rùn)滑油變質(zhì)，通常導(dǎo)軸承中出現(xiàn)冷卻器漏水導(dǎo)致潤(rùn)滑油混入大量水降低了潤(rùn)滑效果，從而增大機(jī)組運(yùn)行的與軸瓦的摩擦力，致使軸瓦溫度異常升高。

1.5 水輪機(jī)出力不足故障

通常水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度與額定轉(zhuǎn)速不統(tǒng)一會(huì)大幅度降低水輪機(jī)的出力效果。水流中各種雜物將水輪機(jī)內(nèi)部的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)卡死、水輪發(fā)電機(jī)相關(guān)設(shè)備的老化與絕緣降低、機(jī)組實(shí)際水頭遠(yuǎn)小于正常水頭等，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無法達(dá)到良好工況，不僅降低了工作效率，還造成了資金成本的損耗。

1.6 過負(fù)荷運(yùn)行與調(diào)速器油壓異常降低問題

①由于溫度提高與絕緣材料的能力有限，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)承受電壓強(qiáng)度的能力降低或介質(zhì)脆弱老化，這會(huì)使得用戶使用的負(fù)荷接近機(jī)組的供電負(fù)荷，而且在電網(wǎng)的高壓線路運(yùn)行中若存在故障，這在客觀程度上會(huì)直接造成三相不平衡的負(fù)載問題。②調(diào)速器油壓大幅度降低主要是指缺少對(duì)油壓設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)的檢查分析，各電磁閥損壞、壓力油管路出現(xiàn)裂紋與油泵損壞等因素都對(duì)油壓降低有或多或少的影響，另外沒有定期觀察調(diào)速器壓力油罐油位、未按時(shí)補(bǔ)氣也是一大原因，調(diào)速器油壓降低會(huì)造成機(jī)組無法正常開停機(jī)乃至運(yùn)行中機(jī)組跳機(jī)等事故。

2 水輪機(jī)運(yùn)行中的檢修維護(hù)

①加強(qiáng)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，時(shí)刻要注重提高自動(dòng)化元件的可靠程度，不斷的改革創(chuàng)新與優(yōu)化升級(jí)水輪機(jī)故障的維修模式，致力于強(qiáng)化故障處理效率并提供更加準(zhǔn)確真實(shí)、科學(xué)合理的數(shù)據(jù)信息。②日常維護(hù)，盡量減少由于停機(jī)檢修造成的發(fā)電損失，提高對(duì)資源能源利用效率，對(duì)于不影響機(jī)組運(yùn)行的小故障可以統(tǒng)一安排在低負(fù)荷停機(jī)或枯水季節(jié)進(jìn)行檢修處理，建立完善的檢修制度并嚴(yán)格貫徹落實(shí)，盡可能削弱因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間停機(jī)檢修造成的發(fā)電損失。③廣泛搜集相關(guān)水輪發(fā)電機(jī)的檔案資料，建立完善的檔案資料庫，以便于運(yùn)行檢修人員隨時(shí)查閱學(xué)習(xí)。

3 水輪機(jī)運(yùn)行中故障的預(yù)防

一方面預(yù)防水輪機(jī)運(yùn)行中最行之有效的策略就是加強(qiáng)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，旨在及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題并在短時(shí)間內(nèi)予以解決，強(qiáng)化故障處理效率，所謂強(qiáng)化水輪機(jī)的狀態(tài)檢修工作主要是充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，從宏觀上實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄與分析水輪機(jī)設(shè)備的整體運(yùn)行情況與數(shù)據(jù)參數(shù)等。此外，如果水輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，應(yīng)該在第一時(shí)間內(nèi)向上級(jí)主管部門匯報(bào)，并進(jìn)行詳細(xì)精確的歸納總結(jié)與反饋，因?yàn)橹挥刑岣哂?jì)算機(jī)傳感元件的科學(xué)靈敏性，才能更好的確保數(shù)據(jù)的科學(xué)合理性，這有利于為后期的水輪機(jī)故障檢修打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

另一方面預(yù)防水輪機(jī)運(yùn)行故障的另一大措施就是日常檢修，通常水輪機(jī)存在小問題與小故障，大多選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一的檢修與處理，這不僅有利于充分發(fā)揮出良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，減少由于停機(jī)檢修產(chǎn)生的發(fā)電損失，還有利于盡可能滿足豐水期的發(fā)電需求，需要特別注意的是，假如定期維修工作不到位而在豐水期發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)難以正常高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，這會(huì)增加停機(jī)損失，對(duì)于電網(wǎng)來說，只有保障一定的備用容量，才能開展機(jī)組維修工作。

4 應(yīng)對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障的有效策略

4.1 機(jī)組過速的處理方法

①水輪機(jī)維修人員始終要保持冷靜沉著的態(tài)度有條不紊的處理機(jī)組過速的狀況，如果機(jī)組不超過額定轉(zhuǎn)速的35%，可以采取手動(dòng)制動(dòng)來停止機(jī)組；②如果機(jī)組缺失水輪機(jī)主閥，應(yīng)該快速關(guān)閉機(jī)組前的進(jìn)水口閥門，如果在開停機(jī)過程中，由于調(diào)速器或剪斷銷剪斷導(dǎo)致故障，都必須要當(dāng)即關(guān)閉水輪機(jī)的主閥；③在水輪機(jī)運(yùn)行過程中，如果突然失去負(fù)荷，通過過速保護(hù)裝置來判斷是否需要關(guān)閉水輪機(jī)主閥或者是手動(dòng)緊急停機(jī)。

4.2 軸承瓦溫度過高的處理方法

（1）如果溫度快速上升，同時(shí)伴有擺度與機(jī)組振動(dòng)變化幅度較大的情況，應(yīng)及時(shí)緊急停機(jī)，可以拆開軸承來檢查瓦面與軸承瓦間隙有無毀壞問題，更要詳細(xì)排查油水管路、軸承油位、冷卻水系統(tǒng)與測(cè)溫系統(tǒng)有無異常。

（2）如果溫度是循序漸進(jìn)的緩慢上升，而且擺度與機(jī)組振動(dòng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下可以不用停機(jī)，首先要排查油位、測(cè)溫系統(tǒng)、冷卻水流量與壓力有無異常，如果短時(shí)間內(nèi)難以診斷出原因，在溫度持續(xù)攀升的情況下可以立即停機(jī)檢查。

4.3 水輪機(jī)出力不足的處理方法

①如果水輪機(jī)在出力不足的過程中還時(shí)常伴有異響與劇烈振動(dòng)等各種波動(dòng)問題，需要始終秉持“實(shí)事求是、因地制宜”的原則理念來有針對(duì)性的診斷問題，并提出精準(zhǔn)的應(yīng)對(duì)措施；②在水輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)下看有無負(fù)荷波動(dòng)幅度較大的現(xiàn)象，仔細(xì)觀察水輪機(jī)的導(dǎo)葉有無氣蝕，更要管控好導(dǎo)葉的角度；③為了杜絕由于雜物堵塞水輪機(jī)而影響其正常機(jī)組出力，必須要及時(shí)清理攔污柵中的雜質(zhì)，這有利于從根本上促進(jìn)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全穩(wěn)定性，盡可能降低故障的發(fā)生幾率。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行中的故障及處理措施進(jìn)行探究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)性意義，水輪機(jī)的安裝是建設(shè)水電站的重要環(huán)節(jié)，水輪機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定是保證水電站順利運(yùn)行的核心基礎(chǔ)，眾所周知，水力發(fā)電站是電力能源的生產(chǎn)廠，而水電站充分發(fā)揮良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)是水力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此必須要有效降低水輪機(jī)事故發(fā)生的概率，始終以預(yù)防為主且堅(jiān)持生產(chǎn)，水輪機(jī)是由各種機(jī)械部件組合而成，它通常置于水電站中的水庫上游，水輪機(jī)在水流的沖刷作用下旋轉(zhuǎn)而獲得機(jī)械能，由此為發(fā)電機(jī)運(yùn)行提供動(dòng)力，水力發(fā)電站基本實(shí)現(xiàn)無人化運(yùn)行，以自動(dòng)化與遠(yuǎn)方控制運(yùn)行為主，但是水輪機(jī)設(shè)備的構(gòu)造繁瑣繁雜且受到各種主客觀因素的影響，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致水輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)各種故障而降低了工作效率，所以需要采取科學(xué)合理的預(yù)防措施來促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的又好又快發(fā)展進(jìn)步。

[1]陳炳森，張生賢，吳永平.試析水輪機(jī)運(yùn)行中的故障與處理方法[J].中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，2016（23）：137～139.

[2]黨建兵，黃樹身，袁天龍.水輪機(jī)發(fā)電的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行及故障處理分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（12）：213～215.

[3]王亞彬，李建軍，陳錫周.水輪機(jī)運(yùn)行中的故障分析及處理措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（9）：166～168.