袁天龍
【摘 要】 電力是我國的重要能源之一,水力發(fā)電站是電力能源的生產(chǎn)廠。保證水力發(fā)電機(jī)組的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行是水電站尤為重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為了電站的穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)水電站各種設(shè)備的維護(hù)、預(yù)防、故障分析和處理是重中之重。依據(jù)本人多年在水電站的運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn),淺談水輪機(jī)常見故障的成因及如何預(yù)防和有效處理,
【關(guān)鍵詞】 水輪機(jī) 運(yùn)行 故障成因 處理方法
水輪機(jī)是由各種機(jī)械部件組合而成,是將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備,是發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力。水輪機(jī)在運(yùn)行中由于高壓水流的沖擊而高速旋轉(zhuǎn),難免會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和振動(dòng),出現(xiàn)各種意想不到的故障在所難免。為了避免和減少水輪機(jī)故障,實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電站的經(jīng)濟(jì)目的,提升水利發(fā)電站的社會(huì)效益,必然要認(rèn)真細(xì)致地分析水輪機(jī)出現(xiàn)各種故障的成因,合理有效的加以預(yù)防,安全科學(xué)的予以處理。本文主要以水輪機(jī)運(yùn)行中的常見故障、預(yù)防和處理方法為基本點(diǎn),進(jìn)行詳細(xì)的分析。
1 水輪機(jī)運(yùn)行中的常見故障分析
1.1 機(jī)組過速故障
當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過名牌規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速,則出現(xiàn)過速事故,當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至某一定值以上(一般超過額定轉(zhuǎn)速的140%以上),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,造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分的碰撞,甚至事故不斷擴(kuò)大而損壞更多部件,所以必須有效地防止發(fā)生機(jī)組過速故障。分析機(jī)組出現(xiàn)過速的原因有:(1)機(jī)組在帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí),由于各種原因突然甩掉負(fù)荷,如果此時(shí)導(dǎo)葉不能關(guān)閉,或者關(guān)閉過慢,水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速就可能增高到額定轉(zhuǎn)速的120%-140%,甚至更高。(2)在機(jī)組正常開停機(jī)過程中,發(fā)生調(diào)速器失控,機(jī)組轉(zhuǎn)速同樣會(huì)急劇上升而發(fā)生過速。(3)在機(jī)組正常開停機(jī)(或緊急停機(jī))過程中,發(fā)生多根剪短銷剪短,也會(huì)出現(xiàn)機(jī)組過速和劇烈震動(dòng)。
1.2 水導(dǎo)瓦溫度過高故障
為了使機(jī)組在一條軸線上轉(zhuǎn)動(dòng),水輪機(jī)部位都采用巴氏合金軸瓦固定轉(zhuǎn)軸。由于轉(zhuǎn)軸和軸瓦接觸間隙微小,在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生相互摩擦而發(fā)熱,轉(zhuǎn)軸和軸瓦溫度就會(huì)升高,當(dāng)溫度上升到巴氏合金軸瓦的熔點(diǎn)時(shí),就會(huì)將軸瓦燒壞,轉(zhuǎn)軸拉毛,引起機(jī)組偏離軸線旋轉(zhuǎn)而振動(dòng)。引起水導(dǎo)瓦溫度過高的原因有以下幾方面:(1)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。(2)油變質(zhì):軸承內(nèi)的潤滑油因使用時(shí)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,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,直接影響軸承的潤滑條件,瓦溫會(huì)急劇上升。(3)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)影響冷卻器的過流量,使冷卻器不能正常發(fā)揮作用,引起軸承油溫升高。
1.3 剪斷銷剪斷故障
剪斷銷是水輪機(jī)導(dǎo)水葉的保護(hù)裝置,是導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和拐臂的連接器。正常情況下,導(dǎo)葉在動(dòng)作過程中,剪斷銷有足夠的強(qiáng)度帶動(dòng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)剪力大于正常操作應(yīng)力的1.5倍時(shí),剪斷銷就會(huì)剪斷,使導(dǎo)葉脫離控制,避免事故擴(kuò)大。
當(dāng)剪斷銷剪斷時(shí),會(huì)出現(xiàn)水輪機(jī)水流不均勻而使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng),關(guān)機(jī)時(shí)無法關(guān)閉全部水流而使機(jī)組不能停止轉(zhuǎn)動(dòng)。剪斷銷剪原因有:(1)當(dāng)導(dǎo)葉間有異物或機(jī)械卡住時(shí),導(dǎo)葉不能運(yùn)動(dòng),而拐臂在調(diào)速環(huán)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生較大的剪力,剪斷銷被剪斷。(2)導(dǎo)葉開啟或關(guān)閉過快,水流對(duì)導(dǎo)葉的壓力增大,導(dǎo)致剪力過大而使剪斷銷剪斷。
2 水輪機(jī)故障的預(yù)防
安全生產(chǎn),預(yù)防為主,合理科學(xué)的預(yù)防,是減少事故發(fā)生最有效的措施。根據(jù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況和本人多年積累的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)幾條預(yù)防方針:(1)建設(shè)一座發(fā)電站,從設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、安裝、調(diào)試各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān),結(jié)合電站及電網(wǎng)的實(shí)際情況,選擇合格穩(wěn)定的設(shè)備,合理搭配各類報(bào)警信號(hào)、操作方式、保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置。(2)加強(qiáng)職工隊(duì)伍的素質(zhì)教育、安全教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)。(3)建立健全的安全管理制度、運(yùn)行值班制度、設(shè)備缺陷記錄制度及適合電站需要的各種制度。(4)編制適合電站生產(chǎn)需要的運(yùn)行規(guī)程和操作典票,制定各類事故預(yù)想和事故處理預(yù)案,平時(shí)加強(qiáng)反事故演習(xí)。
3 水輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障的處理方法
3.1 機(jī)組過速的處理方法
(1)當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)過速的時(shí)候,切莫心慌,應(yīng)保持冷清,沉著應(yīng)對(duì)。(2)在運(yùn)行過程中,突然失去負(fù)荷,首先應(yīng)監(jiān)視過速保護(hù)裝置能否正常動(dòng)作,若過速保護(hù)拒動(dòng)或動(dòng)作不正常,應(yīng)立即手動(dòng)緊急停機(jī),必要時(shí)關(guān)閉水輪機(jī)主閥。(3)若在開停機(jī)(或緊急停機(jī))過程中,因剪斷銷剪斷或調(diào)速器出現(xiàn)異常等引起機(jī)組過速,此時(shí)即使轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到過速保護(hù)動(dòng)作的整定值,都應(yīng)立即關(guān)閉水輪機(jī)主閥。對(duì)于沒有設(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。(4)當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速的35%以下時(shí),手動(dòng)制動(dòng)使機(jī)組完全停止。
3.2 水導(dǎo)瓦溫度過高的處理方法
當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)水導(dǎo)瓦溫度過高的時(shí)候,應(yīng)從以下幾步進(jìn)行分析和處理:
(1)如果溫度是慢慢上升,機(jī)組振動(dòng)、擺度無異常,不要急于停機(jī)。先檢查測(cè)溫系統(tǒng)是否正常,冷卻水水壓和流量是否正常,油位是否正常。如果一時(shí)之間無法判明原因,而且溫度繼續(xù)上升,就應(yīng)立即停機(jī)檢查。
(2)如果溫度驟然上升,機(jī)組振動(dòng)、擺度突然變大,就應(yīng)立即緊急停機(jī)。檢查測(cè)溫系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、水導(dǎo)油槽油位、油質(zhì)及油水管路等情況,徹查原因。必要時(shí)拆開水導(dǎo),檢查水導(dǎo)瓦間隙和瓦面磨損情況,合理修復(fù)。
4 結(jié)語
水輪機(jī)出現(xiàn)故障,直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的不正常運(yùn)行。由此可見,水電站要將水輪機(jī)運(yùn)行中所產(chǎn)生的故障處理放在首要位置。在選擇水輪機(jī)的過程中,需要嚴(yán)格關(guān)注水輪機(jī)的質(zhì)量問題,在平常管理和運(yùn)行當(dāng)中,更應(yīng)該加強(qiáng)事故分析和事故預(yù)防,針對(duì)各種事故,正確應(yīng)對(duì),科學(xué)處理,能夠在根源處減少和消除事故的發(fā)生率,從而保證水輪機(jī)持久、穩(wěn)定的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
[1]謝云敏,水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備及自動(dòng)化運(yùn)行與維修[M].中國水利水電出版2005-01-01.
[2]陳建農(nóng),方永耕.水輪機(jī)及輔助設(shè)備運(yùn)行與檢修[M].河海大學(xué)出版社,1991.7.
[3]李永國,韓國平.調(diào)速器調(diào)試與故障處理[M].中國計(jì)劃出版社,1999.10.endprint