水輪機(jī)的故障及處理

一、機(jī)組過(guò)速

機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行中突然甩負(fù)荷時(shí)，由于導(dǎo)葉不能瞬時(shí)關(guān)閉，在導(dǎo)葉關(guān)閉的過(guò)程中水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速就可能增高20%~40%，甚至更高。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至某一定值（其整定值由機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而定，一般整定為140%額定轉(zhuǎn)速）以上，則機(jī)組出現(xiàn)過(guò)速事故。由于轉(zhuǎn)速的升高，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分離心力急劇增大，引起機(jī)組擺度與振動(dòng)顯著增大，甚至造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分的碰撞。所以應(yīng)防止機(jī)組過(guò)速。

 

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

 

①②③機(jī)組發(fā)生過(guò)速時(shí)的現(xiàn)象有

機(jī)組噪音明顯增大。

發(fā)電機(jī)的負(fù)荷表指示為零，電壓表指示升高（過(guò)電壓保護(hù)可能動(dòng)作）。

“水力機(jī)械事故”光字牌亮，過(guò)速保護(hù)動(dòng)作，出現(xiàn)事故停機(jī)現(xiàn)象。

過(guò)速限制器動(dòng)作，水輪機(jī)主閥（或快速閘門）全開(kāi)位置紅燈熄滅（即正在關(guān)閉過(guò)程）。若過(guò)速保護(hù)采用事故油泵，則事故油泵起動(dòng)泵油，關(guān)閉導(dǎo)水葉。

 

②機(jī)組過(guò)速時(shí)的處理

通過(guò)現(xiàn)象判明機(jī)組已過(guò)速時(shí)，應(yīng)監(jiān)視過(guò)速保護(hù)裝置能否正常動(dòng)作，若過(guò)速保護(hù)拒動(dòng)或動(dòng)作不正常，應(yīng)手動(dòng)緊急停機(jī)，同時(shí)關(guān)閉水輪機(jī)主閥（或快速閘門）。

若在緊急停機(jī)過(guò)程中，因剪斷銷剪斷或主配壓閥卡住等引起機(jī)組過(guò)速，此時(shí)即使轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到過(guò)速保護(hù)動(dòng)作的整定值，都應(yīng)手動(dòng)操作過(guò)速保護(hù)裝置，使導(dǎo)水葉及主閥迅速關(guān)閉。對(duì)于沒(méi)有設(shè)置水輪機(jī)主閥的機(jī)組，則應(yīng)盡快關(guān)閉機(jī)組前的進(jìn)水口閘門。

二、機(jī)組的軸承事故

①巴氏合金軸承的溫度升高

一般機(jī)組的推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)等軸承和水輪機(jī)導(dǎo)軸承都采用巴氏合金軸承，故利用稀油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。當(dāng)它們中的任一軸承溫度升高至事故溫度時(shí)，則軸承溫度過(guò)高事故保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)行緊急停機(jī)，以免燒壞軸瓦。

 

當(dāng)軸承溫度高于整定值時(shí)，機(jī)旁盤“水力機(jī)械事故”光字牌亮，軸承溫度過(guò)高信號(hào)繼電器掉牌，事故軸承的膨脹型溫度計(jì)的黑針與紅針重合或超過(guò)紅針。在此以前，可能已出現(xiàn)過(guò)軸承溫度升高的故障信號(hào)；或者可能出現(xiàn)過(guò)冷卻水中斷及冷卻水壓力降低、軸承油位降低等信號(hào)。

 

當(dāng)發(fā)生以上現(xiàn)象時(shí)，首先應(yīng)對(duì)測(cè)量?jī)x表的指示進(jìn)行校核與分析。例如將膨脹型溫度計(jì)與電阻型溫度計(jì)兩者的讀數(shù)進(jìn)行核對(duì)，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(dòng)作，則可復(fù)歸事故停機(jī)回路，啟動(dòng)機(jī)組空轉(zhuǎn)，待進(jìn)一步檢查落實(shí)無(wú)問(wèn)題后，便可并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)確認(rèn)軸承溫度過(guò)高時(shí)，就必須查明實(shí)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(jiàn)的原因及處理辦法如下：

潤(rùn)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(rùn)滑油因減少而無(wú)法形成良好的油膜，致使軸承溫度升高，此時(shí)應(yīng)視具體情況，對(duì)密封不良處進(jìn)行處理，并對(duì)軸承補(bǔ)注潤(rùn)滑油。

油變質(zhì)：軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油因使用時(shí)間較長(zhǎng)，或油中有水份或其它酸性雜性，使油質(zhì)劣化，影響潤(rùn)滑性能，這時(shí)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(shí)，使?jié)櫥袄鋮s的介質(zhì)改變，直接影響軸承的潤(rùn)滑條件，會(huì)很快導(dǎo)致軸承燒毀，這時(shí)應(yīng)立即停機(jī)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(huì)影響冷卻器的過(guò)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(shí)應(yīng)立即投入機(jī)組備用冷卻水，或?qū)⒐艿琅艢狻Ｈ羰抢鋮s水壓過(guò)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(shí)，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(shí)應(yīng)設(shè)法減小機(jī)組擺度。例如改變機(jī)組有功及無(wú)功負(fù)荷，使機(jī)組在振動(dòng)較小的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，或者停機(jī)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(wú)松動(dòng)。

 

②水導(dǎo)軸承的潤(rùn)滑水中斷

橡膠瓦水導(dǎo)軸承系用水進(jìn)行潤(rùn)滑，這類軸承俗稱水軸承。當(dāng)水軸承潤(rùn)滑水中斷時(shí)，其現(xiàn)象與上述油軸承相似，只是多顯示一個(gè)“軸承潤(rùn)滑水中斷”信號(hào)。

（1）潤(rùn)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(guò)濾器堵塞，造成水壓降低；或自動(dòng)供水閥門因某種原因誤關(guān)；當(dāng)用水泵供水時(shí)，由于機(jī)械或電氣原因造成水泵供水中斷。這些都會(huì)引起潤(rùn)滑水中斷事故。當(dāng)潤(rùn)滑水中斷或水量減少時(shí)，會(huì)使軸領(lǐng)與軸瓦間潤(rùn)滑、冷卻條件變壞，甚至發(fā)生干磨擦，導(dǎo)致軸承燒毀，此時(shí)水輪機(jī)失去了徑向支承，造成振動(dòng)和擺度急劇增大，有時(shí)會(huì)發(fā)生竄水現(xiàn)象，從而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

（2）處理方法：一般采取以下措施

當(dāng)潤(rùn)滑水中斷或水壓降低時(shí)，首先應(yīng)投入備用水源，然后清掃取水濾網(wǎng)及過(guò)濾器，或查找潤(rùn)滑水自動(dòng)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(shí)，當(dāng)出現(xiàn)水泵停止供水或其出口水壓下降而造成潤(rùn)滑水中斷，應(yīng)首先起動(dòng)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(wú)法立即恢復(fù)供水時(shí)，為了不致造成事故擴(kuò)大，應(yīng)立即停機(jī)。

 

水輪機(jī)的檢驗(yàn)

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

(2)檢驗(yàn)項(xiàng)目：水輪機(jī)檢驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)內(nèi)容主要包括：資料(設(shè)計(jì)和制造)的審查，一般外觀檢驗(yàn)；性能及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)和包裝質(zhì)量檢查等。

資料審查：主要審查設(shè)計(jì)和制造的依據(jù)、圖紙、產(chǎn)品說(shuō)明書、合格證及有關(guān)材料的材質(zhì)報(bào)告，性能試驗(yàn)報(bào)告以及必要的試驗(yàn)、檢測(cè)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(duì)水輪機(jī)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(hào)、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(dòng)部件是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、運(yùn)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(yàn)：通過(guò)試驗(yàn)檢查產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)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(jī)及附屬管路的壓力試驗(yàn)；

c.轉(zhuǎn)輪密封試驗(yàn)；

d.空載運(yùn)行試驗(yàn)；

e.水輪機(jī)第一次帶負(fù)荷試驗(yàn)；

f.甩負(fù)荷試驗(yàn)；

g.帶負(fù)荷72小時(shí)連續(xù)試驗(yàn)；

h.調(diào)速系統(tǒng)及自動(dòng)化裝置系統(tǒng)的試驗(yàn)，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(xiàng)目；

j.氣蝕破壞試驗(yàn)；

k.水輪機(jī)的效率驗(yàn)收試驗(yàn)，可根據(jù)合同或技術(shù)協(xié)議規(guī)定，用模型或真機(jī)驗(yàn)收。模型試驗(yàn)的方法按模型試驗(yàn)規(guī)程，在能量試驗(yàn)臺(tái)和汽蝕試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。采用真機(jī)驗(yàn)收時(shí)，可在機(jī)組運(yùn)行一年后進(jìn)行。