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【摘 要】水轮机出现故障，直接导致发电机组的不正常运行。由此可见，水电站要将水轮机运行中所产生的故障处理放在首要位置。在选择水轮机的过程中，需要严格关注水轮机的质量问题，在平常管理和运行当中，更应该加强事故分析和事故预防，针对各种事故，正确应对，科学处理，能够在根源处减少和消除事故的发生率，从而保证水轮机持久、稳定的运行。
【关键词】水轮机故障；维修；意义
1.水轮机的工作原理
不论何种类型的水轮机均系利用水流的能量给叶片的反力推动转轮作功，以达到能量转换的目的。水流传递给水轮机的功率为9.81，其中Q为通过水轮机的流量；H为有效水头；为水轮机水力效率。水轮机得到的功率为M（M为水流对转轮的作用力矩，为角速度）。水轮机基本方程式为：Hηs = 1/g（u1v1cosa1-u2v2cosa2）式中g为重力加速度；v1、v2分别为水流进入和流出转轮时的绝对速度；u1、u2分别为转轮进口、出口的旋转速度；a1、a2分别为水流进入和流出转轮时的绝对速度与圆周分速度的夹角。在设计水轮机转轮的通流部分时应遵循这一基本方程式。反击式水轮机利用水流的压能（位能）和动能，水流经过转轮叶片时受叶片的作用而改变压力与流速的大小和方向，而对转轮叶片产生反作用，形成转轮的旋转力矩使水轮机工作。冲击式水轮机利用水流的动能，通过喷嘴把高压水流全部转化为动能以高速射向转轮叶片而使转轮旋转。
2.水轮机故障预防维修的意义
一般来说，设备维修技术分为：故障发生后进行的故障维修（事后维修）、定期分解检查的预防维修、根据诊断数据进行预测及处理的预测维修（预知维修）等三个类别。这些都是从狭义上来谈预防维修的含义。而从广义上来讲，预防维修还包括故障的预防，故障发生的部位及原因的判断，早期恢复手段及方法的决定，安全运行及复归操作等。下面拟从广义上概要叙述有关的技术。
3.预防维修的目的
预防维修的目的整体上分为经济性的提高，技术能力的提高和质量（可靠性）的提高三个方面。
3.1技术性能的提高
针对着熟练检修工的减少，该系统把各熟练捡修工的技术集中起来发挥作用，去掉了人们个体问的差异，从只凭直观的判断向定量分析发展。
3.2质量（可靠性）的提高
防止突发事故的产生，或者在发生突发事故时，利用早期发现以确保安全，提高可靠性。
3.3经济性的提高
旨在防范事故于未然，或者一旦发生事故时，可以由于早期发现而缩短设备的停机时间，提高设备的运转。此外，避免不必要的多余修理，谋求其最优化以缩减修理费。
4.水轮机运行中的常见故障分析
4.1 机组过速故障
当机组转速超过名牌规定的额定转速，则出现过速事故，当机组转速升高至某一定值以上（一般超过额定转速的140%以上），机组转动部分离心力急剧增大，引起机组摆度与振动显著增大，造成转动部分与固定部分的碰撞，甚至事故不断扩大而损坏更多部件，所以必须有效地防止发生机组过速故障。分析机组出现过速的原因有：（1）机组在带负荷运行时，由于各种原因突然甩掉负荷，如果此时导叶不能关闭，或者关闭过慢，水轮机组的转速就可能增高到额定转速的120%-140%，甚至更高。（2）在机组正常开停机过程中，发生调速器失控，机组转速同样会急剧上升而发生过速。（3）在机组正常开停机（或紧急停机）过程中，发生多根剪短销剪短，也会出现机组过速和剧烈震动。
4.2 水导瓦温度过高故障
为了使机组在一条轴线上转动，水轮机部位都采用巴氏合金轴瓦固定转轴。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于转轴和轴瓦接触间隙微小，在机组转动的时候，会产生相互摩擦而发热，转轴和轴瓦温度就会升高，当温度上升到巴氏合金轴瓦的熔点时，就会将轴瓦烧坏，转轴拉毛，引起机组偏离轴线旋转而振动。引起水导瓦温度过高的原因有以下几方面：（1）润滑油减少：由于轴承油槽密封不良，或排油阀门关闭不严密，造成大量漏油或甩油，润滑油因减少而无法形成良好的油膜，致使轴承温度升高。（2）油变质：轴承内的润滑油因使用时间较长，或油中有水份或其它酸性杂性，使油质劣化，影响润滑性能，尤其当轴承内大量进水（例如冷却器漏水等）时，使润滑及冷却的介质改变，直接影响轴承的润滑条件，瓦温会急剧上升。（3）冷却水中断或冷却水压降低：冷却水管堵塞、阀门的阀瓣损坏、管道内进入空气等都会影响冷却器的过流量，使冷却器不能正常发挥作用，引起轴承油温升高。
4.3 剪断销剪断故障
剪断销是水轮机导水叶的保护装置，是导叶传动机构和拐臂的连接器。正常情况下，导叶在动作过程中，剪断销有足够的强度带动导叶转动，当剪力大于正常操作应力的1.5倍时，剪断销就会剪断，使导叶脱离控制，避免事故扩大。
当剪断销剪断时，会出现水轮机水流不均匀而使机组产生振动，关机时无法关闭全部水流而使机组不能停止转动。剪断销剪原因有：（1）当导叶间有异物或机械卡住时，导叶不能运动，而拐臂在调速环的带动下转动，产生较大的剪力，剪断销被剪断。（2）导叶开启或关闭过快，水流对导叶的压力增大，导致剪力过大而使剪断销剪断。
5.水轮机故障的预防
安全生产，预防为主，合理科学的预防，是减少事故发生最有效的措施。根据发电机组运行的实际情况和本人多年积累的经验，总结几条预防方针：（1）建设一座发电站，从设计、设备选型、安装、调试各个环节严格把关，结合电站及电网的实际情况，选择合格稳定的设备，合理搭配各类报警信号、操作方式、保护装置及自动装置。（2）加强职工队伍的素质教育、安全教育和业务培训。（3）建立健全的安全管理制度、运行值班制度、设备缺陷记录制度及适合电站需要的各种制度。（4）编制适合电站生产需要的运行规程和操作典票，制定各类事故预想和事故处理预案，平时加强反事故演习。
6.水轮机运行中出现故障的处理方法
6.1 机组过速的处理方法
（1）当机组出现过速的时候，切莫心慌，应保持冷清，沉着应对。 （2）在运行过程中，突然失去负荷，首先应监视过速保护装置能否正常动作，若过速保护拒动或动作不正常，应立即手动紧急停机，必要时关闭水轮机主阀。（3）若在开停机（或紧急停机）过程中，因剪断销剪断或调速器出现异常等引起机组过速，此时即使转速尚未达到过速保护动作的整定值，都应立即关闭水轮机主阀。对于没有设置水轮机主阀的机组，则应尽快关闭机组前的进水口闸门。（4）当机组转速降到额定转速的35%以下时，手动制动使机组完全停止。
6.2 水导瓦温度过高的处理方法
当机组出现水导瓦温度过高的时候，应从以下几步进行分析和处理：
（1）如果温度是慢慢上升，机组振动、摆度无异常，不要急于停机。先检查测温系统是否正常，冷却水水压和流量是否正常，油位是否正常。如果一时之间无法判明原因，而且温度继续上升，就应立即停机检查。
（2）如果温度骤然上升，机组振动、摆度突然变大，就应立即紧急停机。检查测温系统、冷却水系统、水导油槽油位、油质及油水管路等情况，彻查原因。必要时拆开水导，检查水导瓦间隙和瓦面磨损情况，合理修复。
7.结语
本文简单阐述了水轮机预防维修系统的考虑方法及预防措施，从这些从水轮机的发展史来看，还属于新的领域，今后，随着硬件技术（传感器等）的进步，软件技术（故障预测用的运算系统等）也将得到不断的改良。
参考文献：
[1] 刘兴文.水轮机调节系统状态监测与故障诊断探讨.华中科技大学 [期刊]湖北电力2001-02-28
[2]魏守平.水轮机调节.[J]武汉：华中科技大学出版社，2009.
[3]缪新建. 调速器故障原因分析及处理措施[J]. 华电技术. 2010（10）
论文作者:吴永均
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第8期
论文发表时间:2016/8/24
标签：水轮机论文; 机组论文; 转轮论文; 剪断论文; 水流论文; 转速论文; 故障论文; 《低碳地产》2015年第8期论文;