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水力发电厂水轮机异常故障以及处理措施

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：赵斌

[导读] 摘要：文章基于水轮机的运行状况和结构组成，分析其运行中容易出现的故障，在分析其故障原因之后提出了相应的故障处理措施，以供参考。

        （甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃省张掖市 734000）
        摘要：文章基于水轮机的运行状况和结构组成，分析其运行中容易出现的故障，在分析其故障原因之后提出了相应的故障处理措施，以供参考。
        关键词：水力发电厂；水轮机；故障；处理
        1引言
        在目前人们的用电需求在急剧增加的形势下，随着环境污染问题以及能源短缺问题的不断加剧，我国加大了水力发电厂的建设力度，增加了水电厂的建设规模以及机组容量等参数。作为水力发电厂中起到能量转换重要作用的水轮机来说，容易在复杂运行环境中长时间和高负荷运行状态下不可避免发生各种类型的故障而影响其正常运行，为此就需要做好对水轮机异常故障的分析和处理工作。
        2水轮机运行概述
        正如前文所述，针对目前传统火电厂能耗和污染高的问题，在越来越高的环保要求下，水力发电厂这种利用新能源发电的形势得以蓬勃发展，对于缓解目前全社会的电能需求以及减少对环境的污染和破坏起到重要作用。在水电厂中，汽轮机主要由转轮、导叶、导水控制机构、尾水管和蜗壳等部分构成，其运行状态直接决定整个水电厂发电系统的运行状况，为此就需要做好对水轮机常见故障的分析和总结工作，通过有效的故障维护和处理来保障水轮机乃至整个水电厂的安全与高效运行。
        3水力发电厂水轮机异常故障
        3.1振动故障
        此故障是水轮机运行中最为常见的故障，导致此故障的原因较为复杂，首先是由于转子质量不平衡的原因。此问题会导致转子在高速运转的状态受到不平衡的惯性力作用，增加主轴出现变形程度的概率，进而会加剧水轮机运行中的振动问题。针对此问题，需要将相应部件拆除之后进行重新安装和检测。其次是由于其他转动部件出现质量失衡问题，导致在转动时在离心惯性的影响下而增加转动部件之间间隙的原因。此问题会增加转动部件的振幅，而且在动力压力的影响下会导致轴承运行中的摆振问题，同时也会导致局部摩擦问题的加剧，以及造成水轮机异常振动问题。最后是转动部件质量不平衡的问题，这主要是由于对转轮进行补焊时容易造成叶片重量不均衡的现象，在高速转动情况下会加剧局部出现变形的现象，针对此问题需要对转轮进行拆卸并检查转轮的平衡性，修正叶片形状。
        3.2转轮损耗问题
        水电厂运行中水流过水轮机中，由于水中不可避免会含有大量的泥沙，如果没有经过特定处理或者处理效果不佳，导致含有大量你少的水流过水轮机，不仅会磨损管道而导致管道出现变形以及变薄等问题，而且还会对转轮轮叶造成磨损和损坏，在对转轮早上上述非正常磨损问题之外，还会造成气蚀问题而加剧对转轮的侵蚀破坏。
        3.3转轮运行故障
        转轮作为水轮机中的关键部分，其运行中容易出现气蚀和断裂等问题，对于前者来说，主要是在转轮生产制造中的性能指标不达标或者是出现了制作过程中的热处理或其他方面的质量问题，影响了转轮本身的耐腐蚀性等。此外，也会由于上述原因对转轮的表面光滑程度和微观结构造成影响，表现出表面比较光滑且组织比较细微的转轮则具有更好的抗腐蚀性。但是上述因素对转轮造成的影响无法彻底消除，智能尽可能的保证表面的光滑度以及微细结构密度在允许范围之内。

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而转轮运行中出现频繁振动问题也会在出现气蚀问题时导致裂纹问题的出现。
        4水力发电厂水轮机异常故障的处理措施
        4.1轴承瓦温度过高问题的处理
        针对水轮机运行中出现的轴承瓦温度升高过快的问题，通常还会表现出摆度以及机组振动变化幅度过大的问题，此时就需要停机并将轴承进行拆卸，对轴承瓦面以及轴承瓦间隙等是否存在毁坏问题进行检查，同时还要对油水管路、轴承油位、冷却水系统和测温系统是否存在异常进行排查。
        针对轴承瓦温度循序渐进缓慢上升的现象，而且没有出现摆度和机组振动异常的情况，则可以在不停机的状态下对油位、测温系统以及冷却水的流量和压力等参数进行检查，如果经过上述检查没有发现原因且故障仍然存在，表现出温度持续升高的现象，则可以停机进行检查处理。
        4.2振动故障的处理
        针对水轮机运行中容易由于内部零件故障而导致的振动故障，主要表现在带负荷状态下振动加剧的异常现象，这就需要检查转轮和螺钉等部位，如果出现上述部位的脱落问题则需要停机进行检修。而针对出现的水轮机振动频率过高的现象，可以通过重新盘车的方法，采取铲削的方式将绝缘板安装在镜板和推力瓦之间，还要移除其中的紫铜垫。但是在上述移除紫铜垫的过程中还要保证不会破坏其他部件的稳定性。经过上述故障处理之后，还要开展对设备水平位置和角度上的整体调整工作，比如对相应的位置和角度进行精确打磨，有效预防振动故障的再次发生。
        总结针对振动故障的处理方式，主要是在对故障进行初步判断之后拆解水轮机，重点是将其中的顶盖、底环和转轮等进行拆解，然后采取送厂家维修等方式进行处理，加大顶盖和底环之间的间隙，减少二者之间的碰撞几率。改进机组主轴联接螺栓的材料，通过修改其拉伸数值来提升其坚固性和稳定性。打磨机组的下环和座环，并调整其水平度，保证其在标准化的范围之内。将排水管添加到水轮机顶部利于水的快速排出，提升对阀门的控制水平。严格按照标准要求安装底环和顶盖，并结合说明书上的顺序等要求重新安装发电机组并保证其顺利重启和投入运行。
        4.3做好维护管理工作
        水轮机中的调速系统属于比较关键的部件，为了确保其运行效率和管理水平的提升，可以通过统筹监督和管理其运行环境，通过有效的系统化维护工作和管理方式来提升其实际使用寿命，通过对水轮机调速系统实际运行环境的改善，实现其使用年限的提升。
        5结语
        水轮机在运行中容易出现不同表现和基于不同原因的故障类型，比如其中比较常见的振动故障，如果振动比较剧烈或者时间过长，容易缩短水轮机整体以及各个零部件的使用寿命，导致更为严重的问题发生。这就需要综合分析常见故障原因并采取相应的处理和预防措施，保障水轮机以及整个水电厂的安全和稳定运行。
        参考文献
        [1]王贤发, 瞿自伟, 覃远梁. 水轮发电机轴承温度异常升高原因分析及防范措施[J]. 电力大数据, 2018(2).
        [2]苏敬爱. 水轮机发电机振动问题分析和处理[J]. 湖南水利水电, 2018, No.216(04):105-107.
        [3]刘伟. 水轮机运行中的故障处理分析[J]. 区域治理, 2018, 000(032):229.