水輪機的故障及處理

一、機組過速

機組帶負(fù)荷運行中突然甩負(fù)荷時，由于導(dǎo)葉不能瞬時關(guān)閉，在導(dǎo)葉關(guān)閉的過程中水輪機的轉(zhuǎn)速就可能增高20%~40%，甚至更高。當(dāng)機組轉(zhuǎn)速升高至某一定值（其整定值由機組的轉(zhuǎn)動慣量而定，一般整定為140%額定轉(zhuǎn)速）以上，則機組出現(xiàn)過速事故。由于轉(zhuǎn)速的升高，機組轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動部分與固定部分的碰撞。所以應(yīng)防止機組過速。

 

為了防止機組發(fā)生過速事故，目前多數(shù)電站是設(shè)置過速限制器、事故電磁閥或事故油泵，并裝設(shè)水輪機主閥或快速閘門。這些裝置都通過機組事故保護(hù)回路自動控制。

 

①②③機組發(fā)生過速時的現(xiàn)象有

機組噪音明顯增大。

發(fā)電機的負(fù)荷表指示為零，電壓表指示升高（過電壓保護(hù)可能動作）。

“水力機械事故”光字牌亮，過速保護(hù)動作，出現(xiàn)事故停機現(xiàn)象。

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(guān)閉過程）。若過速保護(hù)采用事故油泵，則事故油泵起動泵油，關(guān)閉導(dǎo)水葉。

 

②機組過速時的處理

通過現(xiàn)象判明機組已過速時，應(yīng)監(jiān)視過速保護(hù)裝置能否正常動作，若過速保護(hù)拒動或動作不正常，應(yīng)手動緊急停機，同時關(guān)閉水輪機主閥（或快速閘門）。

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(zhuǎn)速尚未達(dá)到過速保護(hù)動作的整定值，都應(yīng)手動操作過速保護(hù)裝置，使導(dǎo)水葉及主閥迅速關(guān)閉。對于沒有設(shè)置水輪機主閥的機組，則應(yīng)盡快關(guān)閉機組前的進(jìn)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(dǎo)、下導(dǎo)等軸承和水輪機導(dǎo)軸承都采用巴氏合金軸承，故利用稀油進(jìn)行潤滑和冷卻。當(dāng)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(hù)動作，進(jìn)行緊急停機，以免燒壞軸瓦。

 

當(dāng)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(xiàn)過軸承溫度升高的故障信號；或者可能出現(xiàn)過冷卻水中斷及冷卻水壓力降低、軸承油位降低等信號。

 

當(dāng)發(fā)生以上現(xiàn)象時，首先應(yīng)對測量儀表的指示進(jìn)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(shù)進(jìn)行核對，將軸承溫度與軸承油溫進(jìn)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(hù)誤動作，則可復(fù)歸事故停機回路，啟動機組空轉(zhuǎn)，待進(jìn)一步檢查落實無問題后，便可并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)確認(rèn)軸承溫度過高時，就必須查明實際原因，進(jìn)行正確處理。

 

有許多因素可以導(dǎo)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：

潤滑油減少：由于軸承油槽密封不良，或排油閥門關(guān)閉不嚴(yán)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(yīng)視具體情況，對密封不良處進(jìn)行處理，并對軸承補注潤滑油。

油變質(zhì)：軸承內(nèi)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(zhì)劣化，影響潤滑性能，這時應(yīng)更換新油。尤其當(dāng)軸承內(nèi)大量進(jìn)水（例如冷卻器漏水等）時，使?jié)櫥袄鋮s的介質(zhì)改變，直接影響軸承的潤滑條件，會很快導(dǎo)致軸承燒毀，這時應(yīng)立即停機處理滲水或漏水部位，并更換軸承油槽內(nèi)的油。

冷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(nèi)進(jìn)入空氣等都會影響冷卻器的過流量，使冷卻器不能正常發(fā)揮作用，引起軸承油溫升高，這時應(yīng)立即投入機組備用冷卻水，或?qū)⒐艿琅艢?。若是冷卻水壓過低，應(yīng)設(shè)法加大冷卻水量，使軸承溫度下降到正常值。

主軸承擺度增大：當(dāng)主軸擺度增大時，軸與軸瓦間的磨擦力增加，發(fā)熱量增大，致使?jié)櫥瑮l件變壞，不能形成良好的油膜，這時應(yīng)設(shè)法減小機組擺度。例如改變機組有功及無功負(fù)荷，使機組在振動較小的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)運行，或者停機檢查各導(dǎo)軸承間隙有否大的變化，檢查各導(dǎo)軸瓦的推力螺栓有無松動。

 

②水導(dǎo)軸承的潤滑水中斷

橡膠瓦水導(dǎo)軸承系用水進(jìn)行潤滑，這類軸承俗稱水軸承。當(dāng)水軸承潤滑水中斷時，其現(xiàn)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(zhì)不潔或有雜物，致使取水濾網(wǎng)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(guān)；當(dāng)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(dāng)潤滑水中斷或水量減少時，會使軸領(lǐng)與軸瓦間潤滑、冷卻條件變壞，甚至發(fā)生干磨擦，導(dǎo)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(fā)生竄水現(xiàn)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

當(dāng)潤滑水中斷或水壓降低時，首先應(yīng)投入備用水源，然后清掃取水濾網(wǎng)及過濾器，或查找潤滑水自動供水閥誤關(guān)閉的原因，處理完成后仍恢復(fù)原供水系統(tǒng)的正常供水。

若軸承采用水泵供水時，當(dāng)出現(xiàn)水泵停止供水或其出口水壓下降而造成潤滑水中斷，應(yīng)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(yīng)處理；

當(dāng)無法立即恢復(fù)供水時，為了不致造成事故擴大，應(yīng)立即停機。

 

水輪機的檢驗

(1)檢驗標(biāo)準(zhǔn)：出口發(fā)電設(shè)備中的水輪機及其零部件是在出廠檢驗合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行法定檢驗的。檢驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：JB626《水輪機基本技術(shù)條件》；JB3161-82《水輪機模型試驗規(guī)程》及有關(guān)的材料，材料試驗，主要零部件等標(biāo)準(zhǔn)。合同規(guī)定的國外檢驗標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議中規(guī)定的參數(shù)和經(jīng)濟、技術(shù)指標(biāo)也是出口檢驗的依據(jù)。

(2)檢驗項目：水輪機檢驗項目是依據(jù)合同、技術(shù)協(xié)議和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和出口要求而確定的。檢驗內(nèi)容主要包括：資料(設(shè)計和制造)的審查，一般外觀檢驗；性能及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)檢測和包裝質(zhì)量檢查等。

資料審查：主要審查設(shè)計和制造的依據(jù)、圖紙、產(chǎn)品說明書、合格證及有關(guān)材料的材質(zhì)報告，性能試驗報告以及必要的試驗、檢測數(shù)據(jù)；

一般外觀質(zhì)量檢查：根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對水輪機主體及附屬裝置，零部件進(jìn)行外觀質(zhì)量的全面檢查。主要內(nèi)容有：產(chǎn)品規(guī)格、型號、外形尺寸、銘牌等是否貨證相符。外觀質(zhì)量上是否有殘損、銹蝕滲漏；涂漆顏色和質(zhì)量是否符合出口要求；傳動部件是否轉(zhuǎn)動靈活、運轉(zhuǎn)平衡；控制部分是否靈敏、可靠、準(zhǔn)確；焊接件的成型質(zhì)量和焊縫質(zhì)量等；

性能試驗：通過試驗檢查產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或合同規(guī)定。

 

a.主要零部件的材料性能、加工尺寸、精度、裝配質(zhì)量和性能；

b.水輪機及附屬管路的壓力試驗；

c.轉(zhuǎn)輪密封試驗；

d.空載運行試驗；

e.水輪機第一次帶負(fù)荷試驗；

f.甩負(fù)荷試驗；

g.帶負(fù)荷72小時連續(xù)試驗；

h.調(diào)速系統(tǒng)及自動化裝置系統(tǒng)的試驗，應(yīng)符合其專門的技術(shù)條件；

i.合同或技術(shù)協(xié)議規(guī)定的其他項目；

j.氣蝕破壞試驗；

k.水輪機的效率驗收試驗，可根據(jù)合同或技術(shù)協(xié)議規(guī)定，用模型或真機驗收。模型試驗的方法按模型試驗規(guī)程，在能量試驗臺和汽蝕試驗臺上進(jìn)行。采用真機驗收時，可在機組運行一年后進(jìn)行。