探讨水轮机运行中的故障分析及处理措施

罗毅瑜 赵温婵

摘要：水轮机是水电站中的关键性设备，由多种机械部件组合构成，通常放置于水电站水库上游，借助水流冲刷旋转获得机械能，作为发电的动力[1]。水轮机运行的安全性与稳定性，是确保水电站发电活动顺利进行的基础，直接关系到水电站能否作出应有的社会经济贡献。为了确保水轮机的正常运行，水电站应该加强对于这一类机械设备的运行管理及维护，采取预防为主，降低故障发生率，同时，分析水轮机常见的故障类型、发生原因，提出对策，确保机械在发生故障后能够迅速查明原因，尽快维修，早日恢复正常运转。

关键词：水轮机;运行;故障分析;处理措施

Abstract： hydraulic turbine is the key equipment in hydropower station， composed of a variety of mechanical components， usually placed in the upstream of the hydropower station reservoir， with the help of water erosion and rotation to obtain mechanical energy， as the power of power generation [1]. The safety and stability of the turbine operation is the basis to ensure the smooth operation of hydropower station. In order to ensure the normal operation of the turbine hydropower station should strengthen for this kind of operation management and maintenance of mechanical equipment， take prevention to reduce the failure rate， at the same time， analysis the common fault of the turbine types， causes， and put forward countermeasures， to ensure that the machinery can quickly find out the reason， after the failure to repair as soon as possible， as soon as possible back to normal operation.

Key words： water turbine; Run; Fault analysis; Treatment measures

水轮机是水电站正常发电过程中提供动力的设备，其运行的安全性与稳定性，将直接影响到水电站生产活动能否正常进行。水轮机构件复杂，在运行过程中常发生机组过速故障、轴承瓦温异常升高故障、转轮故障等，分析这些故障的发生原因，提出对策，可提升故障维修效率，确保水电站生产效率。

1.机组过速故障及其处理措施

在水轮机正常开机停机时，若调速器失控，将导致机组转速骤增，这种故障被称为机组过速故障。这一故障发生后，若机组转速超过铭牌上的规定数值，那么转动部位的离心率、摆度将显著提升，继而导致转动部分与固定部分碰撞脱节，经过科学实验我们发现，在机组转速超过规定转速的40%时，机组所带负荷会被甩掉，使得导叶关闭过慢或失去功能，继而引起水轮机故障。

在发生机组过速故障后，维修人员首先应该沉着冷静地查看并分析故障情况，如若机组转速未超过额定转速的35%，可手动制动，让机组停止运行;如果检查之后发现，机组缺失水轮机主阀，应该即刻关闭机组前的进水口阀门;如果在开机停机时发生的故障是由于调速器或剪断销剪断引起的，那么应当即刻关闭水轮机的主阀。如果过速故障导致机组在运行时骤然失去负荷，维修人员应该立刻查看过速保护装置的情况，采取关闭水轮机主阀或手动紧急停机的处理措施。

2.轴承瓦温异常升高故障及其处理措施

轴承瓦温温度异常升高，是水轮机常见故障之一，经过分析，我们发现以下原因会引起这一故障：①在水轮机运行过程中，冷却水管堵塞或供水阀门损坏，使得冷却水中断，或者冷却水压降低，导致轴承油温上升，温度过高;②水轮机的转轴通常有巴氏合金轴瓦来固定，二者连接部位需要涂抹润滑油，形成油膜，确保机械稳定运行，当排油的阀门松散或油槽密封性不好时，会出现漏油与甩油的情况，润滑油不足以形成油膜，机械之间摩擦力过大，导致轴承瓦温异常升高;③机组冷却器漏水，大量的水混入润滑油中，会使得润滑油变质，润滑效果不佳，导致机组运行时与轴瓦的摩擦力增大，轴瓦温度异常升高。

在发现轴承瓦温异常升高時，水轮机维修人员应该根据实际情况采取对症措施：①当轴承瓦温异常升高，升温速度极快，同时摆度与机组振动变化幅度较大时，应当紧急停机，再将轴承拆开，查看瓦面与轴承瓦间隙有无毁坏，再进一步排查油水管路、冷却水系统、轴承油位、测温系统是否发生故障;②若轴承瓦温异常缓慢升高，且摆度与机组振动运转正常，那么可以在机组运行状态下，检查机组油位、测温系统、冷却水流量、冷却水压是否正常，查明故障原因进行维修，若短时间内无法排除故障，而轴承瓦温持续升高，就需要停机检查。

3.转轮故障及其处理措施

转轮作为水轮机的重要零件，在运行过程中，常发生空蚀、断裂这两类故障。转轮的抗蚀性与其表面光滑度、组织细密度成正比，如若转轮材质、加工工艺、热处理工艺不合理，将引发空蚀故障，同时，还会伴随着裂纹现象。在转轮运行过程中，为了保证零件正常运转，需要进行堆焊和补焊，在这一过程中，转轮重心发生偏移，再加上水斗空蚀程度的差异性，会产生不平衡的力量，导致水斗上分水刃与射流中心产生偏差，引起转轮振动，出现裂纹，导致断裂。

针对转轮空蚀、断裂故障，维修人员可应用碳弧气刨，刮净设备上的汽蚀，磨掉高点，再应用氧乙炔焰预热至200℃进行焊接，将设备空蚀区以分水刃为界限分层堆焊，先上部后下部，每层熔敷厚度控制为2mm至3mm[2]。在焊接时，应该全面检查叶型，应用模板进行校对、修正，从而提升转轮的抗蚀性能。

4.结语

水电站是我国电力能源生产的主要站点，随着科学技术的发展，目前水电站已经基本实现自动化运行，现场无需人工控制，借助计算机等进行远程监控即可。这样的运行管理模式，可大大提升水电站生产效率，但要想保障水电站的正常运作，就必须加强对于水轮机等关键性设备的管控，以设备正常运行来保障水电站的正常生产运营。水轮机构造复杂，在运转过程中会受到各种因素的干扰而发生故障，需要加强运行管理，借助电子仪表等进行实时状态监测，做好日常维护工作，在低负荷停机或枯水季节统一检修，总结水轮机故障案例，进行常见故障分析，提出可行处理措施，提升故障解决效率。

参考文献：

[1]蔡金华，陈俊，牛洪海，蔡丹，徐卫峰.基于关系曲线特征分析的水轮机组故障诊断方法[J].水电与抽水蓄能，2018，4（06）：13-18.

[2]张官祥，常中原，蒋小辉，陈自然，涂勇.水轮机调速器通信故障诊断处理及防范措施[J].水电站机电技术，2018，41（08）：64-67.

[3]刘伟.水轮机运行中的故障处理分析[J].区域治理，2018，（32）：229. DOI：10.3969/j.issn.2096-4595.2018.32.202.

[4]张铭一.水轮机运行中的故障分析及处理措施[J].建材与装饰，2018，（6）：286-287. DOI：10.3969/j.issn.1673-0038.2018.06.235.

[5]卜阳.水轮机运行中的故障处理分析[J].科技视界，2017，（11）：58.

[6]吳永平.水轮机运行中的故障分析及处理措施[J].中国机械，2012，（12）：88-90.

作者简介：

罗毅瑜（1996-），女，汉族，四川省成都市，本科，研究方向：能源与动力工程。

赵温婵 （1996-），女，汉族，贵州省遵义市，本科，研究方向：能源与动力工程。