摘要：水轮机是水电站中最为重要的基础设施之一，水轮机的顺利运行能够保障水电站的持续生产，降低供电事故的发生，本文从水轮机故障诊断的意义入手，对水轮机故障和维修进行分析，通过日常对水轮机进行保养和检测，对水轮机进行预测性维修，减少水轮机停机维修的时间，以期能够进一步保证水轮机的正常运行。
关键词：水轮机；故障；诊断；维修
目前我国的水力发电站基本采用无人管理模式，也就是用过远距离的控制来对水电站进行管理的一种模式，由巡检员定期对水电站的设备运行情况进行检查。由于水电站中的水轮机故障率较高，所以在检查过程中，对水轮机的检查尤为重要，因此应提高巡检员的安全生产意识和技术，定期对水轮机进行检修，对水轮机运行系统进行改进，进而保障水电站的正常运行。
一、水轮机故障诊断的意义
故障会导致水轮机无法正常运转，无法保障正常供电，因此应积极预防水轮机发生故障，一旦发现异常现象立即采取相应的处理措施，缩短水轮机停机维修时间，保证水轮机的正常运转。另外，在水轮机发现故障之初进行维修，能够节省一笔很大的维修费用，同时也保障了维修的质量，一举数得。因此，在水轮机故障未发生前，通过对水轮机进行故障诊断，能够对发生故障的位置和原因进行预判，通过早期预防性维修，快速有效的提高水轮机维修效率，最大限度上保障水轮机的平稳运营。
二、水轮机故障诊断检测系统构成
水电站的常见故障当中，水轮机故障的发生比例较高，是最为常见的故障之一。在卧式水轮机本体中，各项中心主轴、叶轮、飞轮、叶轮外壳、封水装置等，如果能在故障出现早期及时发现故障，并通过科学合理的方式对故障原因进行排查，能够有效预防水轮机出现更大的故障，保障水轮机的运行。因此，对水轮机进行故障诊断的工作量非常大，很多水电站采用预防系统进行预防维修，也就是在水轮机系统中设置监视设备，利用调制解调器来进行总体控制，通过监视设备监管相应装置的运行情况，在汇总至中央处理器中计算，最终输出检测结果，通过此种方式，能够保障水轮机故障诊断工作的顺利实施。
由于卧式水轮机是由一根卧式主轴来作为整个结构基础的，因此与主轴固定连接的叶轮和飞轮容易出现故障，这是由卧式水轮机的特点造成的，但是由于卧式水轮机组的结构较为简单、容量较小，安装和维修比较方便，所以很多水电站选择卧式水轮机来进行水力发电，因此应重视对卧式水轮机管理和维护工作，提高卧式水轮机的工作效率。
三、水轮机故障的诊断和维修分析
（一）水轮机振动故障
水轮机在日常运行时会发生一定的振动，水电站应重点检测和观察水轮机的振动，通过频率分析来检测水轮机的状态，尤其是在关机和启动时，振动的频率和大小与振动总幅值进行对比，进而对故障进行诊断。一般而言，水轮机常见的振动故障主要有以下几种。
1、水力振动故障
在水轮机中，水力振动往往与出力和流量有一定的关系，尾水管低频涡带、卡门涡列、叶道涡、水力不平衡等因素都会导致水力振动[2]。其中以尾水管低频涡带对卧式水轮机的影响最大，这是由卧式水轮机的结构而导致，尾水管低频涡带是由于水轮机在30%-80%负荷区间内，转轮下方出现涡流，此涡流在尾水管中摆动，进而造成一定的涡流脉冲压力，在水轮机中进行传播，会加重水轮机组的振动，对机组中的部件造成影响，会加大部件的磨损，甚至会造成部件疲劳，产生断裂情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
另外，除了上述常见的水力振动原因之外，还有一些其他情况也会导致水轮机水力振动，例如水轮机中出现杂物，令水流被杂物阻挡，水流在流经杂物时会产生流量波动，进而引发水轮机的振动。当水流中有大量泥沙时，水轮机的磨损也会随之加大，使得水轮机组在运行中稳定性难以得到保障，致使水轮机组本身产生振动，这些都会令水轮机产生水利振动，在日常的检修和诊断中应予以注意。
2、机械振动故障
水轮机中与其他旋转机械的机械振动一样，振动频率与旋转频率呈正比。造成机械振动最为常见的是水轮机组转动质量不平衡，尤其在大中型水轮机组中，由于机组中的部件尺寸较大，在制作中对质量的检测不够严格，进而导致质量偏心现象时有发生，在水轮机运行中，该部件转动时会产生离心力，造成转子发生振动。另外，应注意水轮机法兰与导轴承的安装和现状，此二处易导致水轮机组发生轴线弯曲，进而诱发振动，这种振动在水轮机低转速运行下尤为明显。
3、电磁振动故障
电磁振动的诊断需要对水轮机的电器负荷进行测量，防止定子绕组安装固定不稳，从而导致水轮机组发生振动，此类振动与水轮机的负荷有一定关系，当水轮机的负荷在一段时间内保持恒定，振动会随着时间而慢慢缓解。
（二）水轮机噪声故障
水轮机的噪声一般采用智能软件来对机组内的噪声进行实时管理并分析，对水轮机组内的设备状态和故障诊断提供科学合理的分析和预测。在水轮机噪声故障针对中应注意减少测试线体的振动对故障检测的影响，由于噪声监测并非接触式的测量，因此对水轮机的各个部分的检测性能水平还有待提高，防止线体本身的振动产生噪声，故而影响检测结果的准确性。当然，水轮机噪声故障的检测软件和设备会随着科学发展而进步，逐步降低白噪音的随机性特点，进而提高软件的检测水平。
（三）其他相关故障
在日常故障诊断中，应对水轮机的油量进行检测，与日常监测相对比，发现和判断水轮机是否存在渗漏油问题。当发现轴承油位降低，应分析是正常损耗还是渗漏油造成。如没发现轴承座周边有油迹，则很可能是正常损耗造成的，此时应及时由人工给轴承加注润滑油；如发现轴承座周边有油迹，则很可能是轴承油封渗漏油，应及时停机处理，避免轴承由于供油不足而造成烧瓦事故。
通过对上述各处进行检查，能够有效诊断水轮机的故障，提高对水轮机组的维修水平。
四、结束语：
综上所述，水轮机的日常管理和检修是一项长期而又系统的工程，应对水轮机经常发生的问题和故障进行分析，找到水轮机组早期故障，并对维修方式进行优化，采用更加便捷、停机时间更短的方式来进行维修，通过对水轮机水导轴承温度、振动、噪声、压油、空气压缩装置等方面进行检修，将水轮机故障消灭在萌芽状态，保障水电站的顺利发展，为社会提供源源不断的电能。
参考文献：
[1]史亮.水轮机故障的诊断和维修探究[J].企业技术开发（下半月），2015，34（9）：113-114.
[2]王健宇.水轮机故障的诊断和维修探究[J].城市建设理论研究，2016（10）：1320-1320.
[3]何理瑞.振动诊断在水轮机故障诊断与失效分析中的应用[J].浙江水利水电学院学报，2014，26（4）：78-80.
论文作者:刘永学
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/27
标签：水轮机论文; 故障论文; 水轮论文; 机组论文; 水电站论文; 卧式论文; 噪声论文; 《电力设备》2017年第19期论文;