水轮机运行中的故障分析及处理措施

水轮机运行中的故障分析及处理措施

作者：戴俊

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第12期

摘 要：水轮机的安装是建设水电站的重要环节，水轮机运行的安全稳定是保证水电站顺利运行的核心基础，众所周知，水力发电站是电力能源的生产厂，而水电站充分发挥良好社会经济效益的重要指标是水力发电机组的正常运转，因此必须要有效降低水轮机事故发生的概率，始终以预防为主且坚持生产。但是水轮机设备的构造繁琐繁杂且受到各种主客观因素的影响，经常会导致水轮机在运行中出现各种故障而降低了工作效率，所以需要采取科学合理的预防措施来促进我国社会经济的又好又快发展进步。 关键词：水轮机；运行故障；处理措施 1 水轮机概述

水轮机是利用将水流动产生的能量转化为机械能量，为工业生产提供动力来源。水轮机作为水力的原动力，它将水能转换成旋转机械能，用于取代冷却塔所配的风机电机和减速箱。工作时以循环水系统中的富余压力作为动力源，通过水轮机驱动冷却塔上部的风叶转动，从而达到节能的目的。水轮机应用的理论基础是在循环水回水系统包涵着一定能量，这部分能量包括：机泵出口供出循环水到达生产装置最高冷却器后富裕压头；生产装置最高冷却器与循环水布水管進口之间高低位差；循环水本身介质流动具有的能量。既然循环水系统中存在上述富余能量，那么借助水轮机把循环水系统中的富余能量的一部分利用起来，用水轮机取代传统的电机作为风机动力，使风机由原来的电力驱动改为水力驱动，给循环水降温，会省去风机电机的能耗。水轮机的工作动力完全来自于循环水系统的能量，把原先循环水系统的能量回收二次利用，确保在不另增加水泵情况下降低电耗。 2 水轮机运行中的故障分析 2.1 机组过速故障

所谓的机组过速故障主要是指在正常开机停机的过程中出现调速器失控而引发的机组转速骤增现象，一般情况下，机组的转速大于铭牌上的规定数值就会增大转动部位的离心率与摆度，进而直接导致转动部分与固定部分相碰撞脱节，经过科学的调查研究资料显示，客观精准的超过转速是40%，如果机组带负荷运行的过程中使得负荷被甩掉，也会出现导叶关闭过慢或失去功能引发水轮机故障。 2.2 水轮机叶片气蚀问题

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当前水轮机正在向大容量、高水头、高比转速方向发展，其气蚀危害愈加明显。气蚀会破坏水轮机的过流部件，严重降低水轮机的出力和效率，甚至可能导致发电机组无法安全稳定运行，气蚀已经成为影响水轮机运行稳定性的一大障碍。 2.3 轴承瓦温异常升高故障

水轮机运行中常见的另一大故障就是各轴承瓦温温度升高乃至过高引发的故障。通常集中为以下几个原因：①相关冷却水中断或冷却水压降低，导致导轴承油温上升，大多是冷却水管堵塞、相关技术供水阀门损坏等造成的；②润滑油不足导致难以形成油膜，水轮机部位通常都使用巴氏合金轴瓦来固定转轴，漏油与甩油的出现也是因为排油的阀门松散或油槽密封性能不良造成的；③润滑油变质，通常导轴承中出现冷却器漏水导致润滑油混入大量水降低了润滑效果，从而增大机组运行的与轴瓦的摩擦力，致使轴瓦温度异常升高。 2.4 水轮机异常震动

在水轮机组正常的运维中，水轮机的异常振动是最为常见不稳定性因素之一。依据当前的研究状况，影响水轮机组的振动因素可分为机械因素、水力因素以及电磁因素。机械因素引起的振动主要是导轴承出现松动刚性不足等缺陷导致导轴承瓦间隙过大引起水导处振动过大，水轮机压力脉动频率与上机架结构固有频率相接近引起水轮机组上机架振动产生等。 3 水轮机运行故障处理措施 3.1 机组过速处理

①水轮机维修人员始终要保持冷静沉着的态度有条不紊的处理机组过速的状况，如果机组不超过额定转速的 35%，可以采取手动制动来停止机组；②如果机组缺失水轮机主阀，应该快速关闭机组前的进水口阀门，如果在开停机过程中，由于调速器或剪断销剪断导致故障，都必须要当即关闭水轮机的主阀；③在水轮机运行过程中，如果突然失去负荷，通过过速保护装置来判断是否需要关闭水轮机主阀或者是手动紧急停机。 3.2 叶片气蚀问题处理

首先，从设计制造方面，对叶片翼型进行优化设计使其运行受到水压均匀和采用新的耐蚀、耐磨材料进行叶片制造。其次，从运行维护方面，在检修期间，找出气蚀最严重部位，对其部位进行重点修复以及特殊涂层处理。最后，从进水防护方面，在引水口设置防沙、沉沙及排沙设施。

3.3 轴承瓦温异常升高处理

①如果温度快速上升，同时伴有摆度与机组振动变化幅度较大的情况，应及时紧急停机，可以拆开轴承来检查瓦面与轴承瓦间隙有无毁坏问题，更要详细排查油水管路、轴承油位、冷

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却水系统与测温系统有无异常；②如果温度是循序渐进的缓慢上升，而且摆度与机组振动处于正常运转的状况下可以不用停机，首先要排查油位、测温系统、冷却水流量与压力有无异常，如果短时间内难以诊断出原因，在温度持续攀升的情况下可以立即停机检查。 4 结语

水轮机作为新兴技术在工业生产中应用，在环保和节能上优势显著，但是使用不当会给生产和运行带来诸多问题。水轮机主要由转轮、导叶、导水控制机构、尾水管和蜗壳等基本部件组成，在发电运行中，各个部件能否正常工作又关系整个水轮机组的运行稳定性，直接影响水电站的发电任务。 参考文献：

[1]谢宇.竖轴潮流能水轮机水动力性能的研究与实验[D].大连：大连理工大学，2016.