摘要：水轮机是水力发电厂的重要设备之一，其运行状态在很大程度上决定着水力发电效率，必须要不断的总结经验，对日常生产中水轮机常见故障的原因进行分析，从专业角度出发，制定科学合理的检修管理方案，以专业故障诊断技术为支持，找准原因及时解决处理。基于水力发电厂水轮机运行特点，重点分析设备运行常见故障和检修要点，争取水轮机可以始终维持良好运行状态，满足水力发电生产需求。
关键词：水力发电；水轮机；故障分析；检修技术
水轮机组在运行过程中受各种原因的影响经常会发生故障，如果无法及时准确定位和分析，确认故障发生原因，将会直接对水电厂整个发电工艺造成不利影响。为满足水电厂生产安全、经济性要求，必须要强调水轮机故障管理的重要性，定期进行检查与维修，一旦发现异常必须要及时进行故障诊断，查找真正原因后，采取合适的措施解决处理，避免事故进一步发展产生更大损失。
一、水轮机故障检修必要性
水轮机在水力发电厂的生产体系中具有重要作用，如果其受各因素影响发生振动故障或调速器故障等，必定会出现运行异常的情况，不仅会降低实际生产效率，还会增大生产安全风险。因此，必须要强调对水轮机故障的诊断分析与检修管理，本身的必要性可以从以下几个方面分析：①提高经济性。水力发电厂水轮机的故障诊断与检修均是以预防为主，需要通过监测系统实时掌握设备运行状态，对于发现的异常要及时采取措施应对解决，即便是发生事故也可以第一时间处理，大大缩短水轮机停机检修的时间，保证设备维持在一个较高的运转效率[1]。这样可以减少很多不必要的维修，并且节省更多时间成本与维修成本，提高生产经济性。②优化设备性能。水轮机故障诊断和检修具有较强的专业性，需要由具有丰富实践经验的检修人员负责。很多时候设备检测出现异常，检修人员可以直接通过设备运行状态与经验判断故障点和发生原因，整个过程所花费的时间更少，使得设备可以始终维持在最佳运行状态。通过定期的检修与维护，不断优化设备性能，降低其后续故障发生的概率，满足高效生产要求[2]。③提高生产安全性。有目的性和针对性的展开对水轮机故障的诊断与检修，将预防策略贯彻到底，更大程度上来防止突发事故的发生，或者是在事故发生时可以第一时间有效解决，保证生产安全性。
二、水轮机常见运行故障
1.振动故障
振动故障是水轮机比较常见的运行问题，多是因为主轴刚度严重不足、推力头与镜子垫铜板、安装不规范、轴系刚度变差以及转子材质不均等因素导致，当振动故障发生后设备持续运行，短时间内不会产生较大影响，时间过长则会导致水轮发电机组无法正常运行。受生产环境影响，水轮机在运行时不可避免的会产生振动，尤其是水流在水轮机运行前形成的压力、发电机自身电磁力以及部分固定部件产生的振动同样会影响到设备的工作状态[3]。
长时间的强烈振动会加速元件的损坏，部分紧固件会发生松动甚至断裂，以及连接部件也会因为振动造成使用寿命缩短。
2.调速器故障
水轮机调速器是水力发电厂发电机组的重要辅助设备，通过与微机监控系统以及二次回路系统之间的相互配合，达到水轮机发电机组的紧急停机、开停机、负荷增减等多项操作，对于实现高效安全的生产至关重要。对水轮机调速器系统故障进行分析，一方面是集中在调试阶段，例如插头组件接触不良、液压值不达标、线圈老化以及比例放大器故障等，一般通过加强管理，可以有效预防此类故障发生[4]。另一方面就是设备运行阶段的故障，如油液清洁度不足、元件运行不稳定以及部分密封件漏油，一旦发现异常必须要做全面检查，确保可以在第一时间解决。对于已经失效的元件，要及时换新，避免影响水轮机的正常运行。
三、水轮机故障诊断与检修
1.水轮机振动故障
面对水轮机运行时强烈的振动问题，首先需要明确故障发生的原因，然后针对性的采取措施处理。一般水轮机轴承座等部位均安装有振动针或加速度计，可以对设备运行振动频率、总幅值进行测定，经过分析后可作为监视对象。如果总幅值无法有效的反映实际情况，还需要做进一步的微小异常检测，以此来分析判断振动原因。排除正常工况下轴承等各部位的振动问题，当遇到停机、启动以及负荷状态下强烈振动的问题，通过测定实际运转时振幅大小，便可确认故障原因。然后拆开水轮机，并将转轮、底环以及顶盖等全部拆卸下来进行检修。可适当的增大机组顶盖与底环之间的间隙，避免两者相互碰撞产生振动。对下环和座环做打磨处理，调整两者水平度到规定范围内[5]。并再次进行机组盘车，在镜板与推力瓦之间设置绝缘板，不仅要有效填补主轴与绝缘板，还需要应用铲削的方式，取消原有的紫铜垫。另外，还可以对水轮机顶部排水管做适当的增加，利用排水廊道将水排出，以此来达到对阀门的有效控制。
2.调速系统故障
第一，调速器控制模块参数优化。一般来讲，水轮机调速器系统很少采用纯机械手动式控制模式，多为电手动式或自动式控制模式。当水轮机处于负载或空载运行条件下，将会导致频繁调节主配压阀，这样便会造成水轮机调速器系统出现较大频率的摆动幅度以及转速。通过对调速器控制模块参数的进一步调整优化，可以有效解决此类问题，保证设备正常运行。第二，检查各元件密封性。针对水轮机调速器系统漏油、耗油量增大等问题，在检修时必须要重视对液压元件以及控制阀块的密封性检查。通过全面详细的检查确认，对密封性不足的元件做及时更换，来解决故障。第三，更换适应性更强的油液。首选为46号汽轮机油，并且要注意对调速器油箱内存有的异物全部清除干净，然后注入油液，保证油液具有较高的清洁度，提高其性能[6]。同时，要注意控制油温，避免油温过高造成的泄露、磨损问题发生。
3.轴承温度过高故障
水轮机运行时随着部件的快速转动以及轴承自身缺陷，会造成温度异常升高，或者是室温、冷却水量、水温以及油温出现异常。在实际生产检修中，要注意将轴承温度、室温、冷却水以及室温等条件调整到统一水平，这样更利于运行状态的监测。抛开稳定状态下运行情况不谈，就过渡过程状态调节难度进行分析，例如设备启动时，润滑油、轴承需要从冷却状态转变到温和状态，如果在此过程中产生的热量与散发出的热量相同，则在此之前热量变化机会存在一定的时间常数，呈现出线性滞后状态。需要在条件限定的情况进行线性滞后处理，或者是不考虑此方面因素，直接按照时间变化率处理，但是两者均需要将轴承的换算值、测定值以及时间变化率作为监视对象分析，确保更及时的掌握问题异常情况，在轴承故障前采取措施处理。
结束语：
水轮机故障是水力发电厂一直关注的重点问题，需要在实践生产中不断总结经验，确定常见的故障类型，并诊断分析故障发生的原因，然后提出针对性的应对方案，提高检修工作整体效率，为水轮机的高效安全运行提供保障。
参考文献：
[1]庞敏.水轮发电机组常见故障及处理措施分析[J].中国新技术新产品,2019(23):40-41.
[2]黎丽.关于水轮机调速器系统的应用与故障维修[J].黑龙江科技信息,2016(23):32.
[3]陈锡洲.水力发电厂水轮机振动异常故障分析和处理[J].通讯世界,2015(15):130-131.
[4]史亮.水轮机故障的诊断和维修探究[J].企业技术开发,2015,34(14):113-114.
[5]谭宇航. 水轮机调速系统的故障诊断与容错控制研究[D].重庆理工大学,2015.
[6]刘世勋. 水轮机状态监测系统开发及故障分析研究[D].哈尔滨工业大学,2013.