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      水輪機運行常見故障及處理

      水輪機中易受泥沙磨損的零部件主要有:水輪機轉輪;轉輪上下迷宮環;頂蓋;導葉和導水機構的底環等。轉輪中水流速度較高,因而轉輪葉片正反兩面均會遭到嚴重的磨損破壞,導葉上、下端面間隙和轉輪上、下迷宮環間隙中,水流速度也較大,因而在形成間隙的兩個結合面上均會遭受嚴重的磨損破壞。軸流式水輪機除轉輪葉片外,轉輪室也會遭受泥沙磨損。此外,導葉的上、下樞軸與軸套、水輪機密封等也常常由于泥沙的入侵而遭到破壞。

      一、轉輪修復
      對遭受破壞的水輪機轉輪,修復的主要手段是采用抗蝕耐磨材料補焊。補焊前應首先對轉輪遭受破壞的部位進行測量和評估,選用合適的補焊材料和焊條,研究補焊工藝,重點是控制轉輪的不均勻變形,減小內應力,避免產生裂紋。最好將轉輪整體預熱或提高周圍環境溫度至20℃~30℃,盡量避免在低于15℃的環境溫度下施焊。補焊時宜采用小電流短弧施焊,焊條應干燥,避免發生氣孔。對小尺寸轉輪,有條件時可在補焊后進行回火處理,以消除內應力。補焊后的轉輪應對葉片進行修形處理,滿足葉片表面光潔度的要求,然后進行轉輪靜平衡試驗,消除不平衡重量。對軸流式水輪機的葉片外緣,補焊完成后應特別注意保證其與轉輪室具有原來的設計間隙值。

      二、導葉修復
      當導葉樞軸損壞不太嚴重時,可以采用補焊修復,然后在車床上精加工。對含沙量大的中、高水頭水電站,導葉損壞往往比較嚴重,甚至在導葉全關時也不能切斷水流。此時若仍然采用補焊修復的方法,一是工作量較大,二是不易保證修復質量,通常可采用直接更換導葉進行處理。

      三、水輪機頂蓋和底環的修復
      通常水輪機頂蓋與底環裝有抗磨板,由于抗磨板尺寸大而薄,補焊時極易產生扭曲變形,為避免出現這一情況,常采用螺栓加固后在施焊。如抗磨板因磨損嚴重損壞,修復困難,應更換新的抗磨板。

      三、導葉樞軸套的修復



      導葉樞軸套磨損一般發生在端面上,可將損壞的端面車掉,重新配制一鋼護環補償被車掉的部分,用螺栓擰緊在軸套端面上,表面磨光打平。導葉軸瓦磨損后應更換新件。

      四、水輪機迷宮環的修復

      水輪機迷宮環本身很薄,尺寸大,剛度差,少量的補焊將引起難以消除的變形。此外,對迷宮環的圓度要求較高,因此迷宮環損壞后很難在修復,一般采用更換新件的方法處理。在磨損量不大時,也可采取輪流更換轉動迷宮環和固定迷宮環的方法處理。

      五、軸流式水輪機轉輪室的修復

      軸流式水輪機轉輪室遭受泥沙磨損或汽蝕破壞后,一般采用補焊的方法修復。

      六、其它零部件
      對于輕微損壞的水輪機其它零部件,如:蝸殼、座環支柱、尾水管起始段等,只要損壞不嚴重,可以不處理;對損壞較大需要補焊的地方,由于這些部位對型線并無嚴格要求,只要將補焊部位磨光打平即可。

      總之,水輪機的檢修不僅直接影響電站的電能生產,增加運行成本,而且經常性的檢修會使機組的性能下降。但檢修工作又是電站運行中必不可少的工作,在注意提高檢修質量的同時,必須將主要精力集中在尋求減輕水輪機泥沙磨損和汽蝕破壞的有效措施上。經過多年的探索和研究,目前已經取得了一些成功的經驗,有關抗磨抗蝕等方面的內容有興趣的讀者可參考有關文獻和資料。

      七、水輪機運行常見故障及處理
      (一)、機組過速
      機組帶負荷運行中突然甩負荷時,由于導葉不能瞬時關閉,在導葉關閉的過程中水輪機的轉速就可能增高20%~40%,甚至更高。當機組轉速升高至某一定值(其整定值由機組的轉動慣量而定,一般整定為140%額定轉速)以上,則機組出現過速事故。由于轉速的升高,機組轉動部分離心力急劇增大,引起機組擺度與振動顯著增大,甚至造成轉動部分與固定部分的碰撞。所以應防止機組過速。
      為了防止機組發生過速事故,目前多數電站是設置過速限制器、事故電磁閥或事故油泵,并裝設水輪機主閥或快速閘門。這些裝置都通過機組事故保護回路自動控制。
          1.機組發生過速時的現象有
          1)機組噪音明顯增大。
          2)發電機的負荷表指示為零,電壓表指示升高(過電壓保護可能動作)。
      3)“水力機械事故”光字牌亮,過速保護動作,出現事故停機現象。
      4)過速限制器動作,水輪機主閥(或快速閘門)全開位置紅燈熄滅(即正在關閉過程)。若過速保護采用事故油泵,則事故油泵起動泵油,關閉導水葉。
      2.機組過速時的處理
          1)通過現象判明機組已過速時,應監視過速保護裝置能否正常動作,若過速保護拒動或動作不正常,應手動緊急停機,同時關閉水輪機主閥(或快速閘門)。
      2)若在緊急停機過程中,因剪斷銷剪斷或主配壓閥卡住等引起機組過速,此時即使轉速尚未達到過速保護動作的整定值,都應手動操作過速保護裝置,使導水葉及主閥迅速關閉。對于沒有設置水輪機主閥的機組,則應盡快關閉機組前的進水口閘門。
      (二)、機組的軸承事故
      1.巴氏合金軸承的溫度升高

      一般機組的推力、上導、下導等軸承和水輪機導軸承都采用巴氏合金軸承,故利用稀油進行潤滑和冷卻。當它們中的任一軸承溫度升高至事故溫度時,則軸承溫度過高事故保護動作,進行緊急停機,以免燒壞軸瓦。
      當軸承溫度高于整定值時,機旁盤“水力機械事故”光字牌亮,軸承溫度過高信號繼電器掉牌,事故軸承的膨脹型溫度計的黑針與紅針重合或超過紅針。在此以前,可能已出現過軸承溫度升高的故障信號;或者可能出現過冷卻水中斷及冷卻水壓力降低、軸承油位降低等信號。
      當發生以上現象時,首先應對測量儀表的指示進行校核與分析。例如將膨脹型溫度計與電阻型溫度計兩者的讀數進行核對,將軸承溫度與軸承油溫進行比較鑒別。并察看軸承油面和冷卻水。若證明軸承溫度并未升高,確屬保護誤動作,則可復歸事故停機回路,啟動機組空轉,待進一步檢查落實無問題后,便可并網發電。當確認軸承溫度過高時,就必須查明實際原因,進行正確處理。
      有許多因素可以導致巴氏合金軸承溫度升高,一般常見的原因及處理辦法如下:
          1)潤滑油減少:由于軸承油槽密封不良,或排油閥門關閉不嚴密,造成大量漏油或甩油,潤滑油因減少而無法形成良好的油膜,致使軸承溫度升高,此時應視具體情況,對密封不良處進行處理,并對軸承補注潤滑油。
      2)油變質:軸承內的潤滑油因使用時間較長,或油中有水份或其它酸性雜性,使油質劣化,影響潤滑性能,這時應更換新油。尤其當軸承內大量進水(例如冷卻器漏水等)時,使潤滑及冷卻的介質改變,直接影響軸承的潤滑條件,會很快導致軸承燒毀,這時應立即停機處理滲水或漏水部位,并更換軸承油槽內的油。


      3卻水中斷或冷卻水壓降低:冷卻水管堵塞、閥門的閥瓣損壞、管道內進入空氣等都會影響冷卻器的過流量,使冷卻器不能正常發揮作用,引起軸承油溫升高,這時應立即投入機組備用冷卻水,或將管道排氣。若是冷卻水壓過低,應設法加大冷卻水量,使軸承溫度下降到正常值。
      4)主軸承擺度增大:當主軸擺度增大時,軸與軸瓦間的磨擦力增加,發熱量增大,致使潤滑條件變壞,不能形成良好的油膜,這時應設法減小機組擺度。例如改變機組有功及無功負荷,使機組在振動較小的負荷區域內運行,或者停機檢查各導軸承間隙有否大的變化,檢查各導軸瓦的推力螺栓有無松動。
          2.水導軸承的潤滑水中斷
      橡膠瓦水導軸承系用水進行潤滑,這類軸承俗稱水軸承。當水軸承潤滑水中斷時,其現象與上述油軸承相似,只是多顯示一個“軸承潤滑水中斷”信號。

      (1)潤滑水中斷的原因與后果:由于水質不潔或有雜物,致使取水濾網或過濾器堵塞,造成水壓降低;或自動供水閥門因某種原因誤關;當用水泵供水時,由于機械或電氣原因造成水泵供水中斷。這些都會引起潤滑水中斷事故。當潤滑水中斷或水量減少時,會使軸領與軸瓦間潤滑、冷卻條件變壞,甚至發生干磨擦,導致軸承燒毀,此時水輪機失去了徑向支承,造成振動和擺度急劇增大,有時會發生竄水現象,從而影響機組的正常運行。

      (2)處理方法:一般采取以下措施
          1)當潤滑水中斷或水壓降低時,首先應投入備用水源,然后清掃取水濾網及過濾器,或查找潤滑水自動供水閥誤關閉的原因,處理完成后仍恢復原供水系統的正常供水。
          2)若軸承采用水泵供水時,當出現水泵停止供水或其出口水壓下降而造成潤滑水中斷,應首先起動備用水泵供水,然后再查明水泵停止供水或其出口水壓下降的原因,并做相應處理;
         3)當無法立即恢復供水時,為了不致造成事故擴大,應立即停機

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