第四節(jié) 水輪機(jī)常見(jiàn)故障與事故

一、水輪機(jī)常見(jiàn)故障

（一）導(dǎo)葉剪斷銷剪斷的故障

導(dǎo)葉剪斷銷剪斷的故障處理措施如下：

（1）確認(rèn)剪斷銷已經(jīng)剪斷，通知檢修人員處理。

（2）若機(jī)組振動(dòng)較大，首先調(diào)整導(dǎo)葉開(kāi)度使水輪機(jī)不在振動(dòng)區(qū)運(yùn)行，再通知檢修人員處理。

（3）多只剪斷銷剪斷無(wú)法處理又失去控制時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)，關(guān)閉進(jìn)水口工作閘門進(jìn)行處理。

（二）主軸密封水壓異常的故障

主軸密封水壓異常的故障處理措施如下：

（1）檢查水輪機(jī)主軸密封水壓。

（2）切換到備用一路供水，并調(diào)節(jié)閥門檢查供水系統(tǒng)是否正常。

（3）分析水壓異常原因，同時(shí)應(yīng)檢查水輪機(jī)主軸密封漏水情況，如漏水增大，應(yīng)維持頂蓋水位正常。

（三）水輪機(jī)頂蓋水位升高的故障

水輪機(jī)頂蓋水位升高的故障處理措施如下:

（1）檢查排水泵排水情況，如排水泵未啟動(dòng)抽水，應(yīng)檢查原因，設(shè)法啟動(dòng)排水泵。

（2）檢查自流排水孔是否暢通，如有堵塞，應(yīng)清理排水口。

（3）應(yīng)檢查各處漏水量是否增大，如水輪機(jī)主軸密封部分漏水較大，及時(shí)調(diào)整密封水壓。

（4）若漏水過(guò)大，處理無(wú)效且水位還在上升，應(yīng)聯(lián)系停機(jī)處理。

（四）水導(dǎo)軸承油位降低的故障

水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油油位降低的故障處理措施如下：

（1）檢查水輪機(jī)導(dǎo)軸承油槽密封、漏油和甩油情況。

（2）應(yīng)對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)軸承油槽補(bǔ)充潤(rùn)滑油，使機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行。

（3）若水輪機(jī)導(dǎo)軸瓦溫度上升較快，應(yīng)聯(lián)系停機(jī)處理。

（五）水輪機(jī)導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障

水輪機(jī)導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障處理措施如下：

（1）檢查油混水信號(hào)器是否發(fā)出信號(hào)，通知檢修人員進(jìn)行油化驗(yàn)。

（2）若油質(zhì)不合格，應(yīng)停機(jī)查明原因后消除進(jìn)水缺陷，更換軸承潤(rùn)滑油。

（六）油冷卻器冷卻水中斷或水壓降低的故障

水輪機(jī)導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障處理措施如下：

（1）檢查技術(shù)供水系統(tǒng)閥門位置是否正常，管道有無(wú)漏水。

（2）應(yīng)設(shè)法調(diào)整冷卻水壓，檢查軸承溫度使軸承溫度在正常范圍之內(nèi)。

（七）導(dǎo)軸承溫度升高的故障

導(dǎo)軸承溫度升高的故障處理措施如下:

（1）進(jìn)行核對(duì)確認(rèn)并檢查軸承溫度上升情況，確認(rèn)測(cè)溫裝置故障或誤動(dòng)，通知檢修人員處理。

（2）檢查故障軸承油位、油色，必要時(shí)進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)。

（3）檢查軸承冷卻水壓、流量，如不正常應(yīng)及時(shí)調(diào)整，遇水管堵塞應(yīng)停機(jī)處理。

（4）測(cè)量水導(dǎo)軸承擺度，判斷軸承內(nèi)部異常情況。

（5）軸承溫度繼續(xù)急劇上升，應(yīng)緊急停機(jī)處理。

（八）水輪機(jī)振動(dòng)、擺度超過(guò)規(guī)定值的故障

水輪機(jī)振動(dòng)、擺度超過(guò)規(guī)定值的故障處理措施如下：

（1）如系在已確定的振動(dòng)禁區(qū)運(yùn)行，應(yīng)聯(lián)系調(diào)度調(diào)整分配負(fù)荷，避開(kāi)該振動(dòng)工況區(qū)。

（2）分析機(jī)組振動(dòng)、擺度的測(cè)量結(jié)果。

（3）檢查軸承運(yùn)行情況。

（4）分析振動(dòng)原因，進(jìn)行相應(yīng)處理。

（5）振動(dòng)嚴(yán)重超過(guò)規(guī)定值，應(yīng)手動(dòng)緊急停機(jī)。

二、水輪機(jī)常見(jiàn)事故

（一）水輪機(jī)事故處理的基本要求

水輪機(jī)發(fā)生事故處理時(shí)應(yīng)遵循以下基本要求：

（1）根據(jù)儀表顯示和設(shè)備異常現(xiàn)象判斷事故確已發(fā)生。

（2）進(jìn)行必要的前期處理，限制事故發(fā)展，解除對(duì)人身和設(shè)備的危害。

（3）在事故保護(hù)動(dòng)作停機(jī)過(guò)程中，注意監(jiān)視停機(jī)過(guò)程，必要時(shí)加以幫助使機(jī)組解列停機(jī)，防止事故擴(kuò)大。

（4）分析事故原因，作出相應(yīng)處理決定。

（二）水輪機(jī)常見(jiàn)事故

1.機(jī)組過(guò)速事故及其處理

機(jī)組過(guò)速事故發(fā)生的原因如下：

（1）開(kāi)機(jī)時(shí)調(diào)速器失靈。

（2）機(jī)組解列停機(jī)時(shí)調(diào)速器失靈。

（3）機(jī)組甩負(fù)荷后調(diào)速器失靈或調(diào)速器動(dòng)態(tài)品質(zhì)差。

（4）運(yùn)行人員誤操作。

（5）測(cè)速裝置故障，過(guò)速保護(hù)誤動(dòng)作。

機(jī)組過(guò)速事故處理措施如下：

（1）無(wú)論何種原因引起的機(jī)組過(guò)速，必須立即啟動(dòng)關(guān)主閥。

（2）機(jī)組過(guò)速后，由于強(qiáng)大的離心力可能損壞轉(zhuǎn)動(dòng)部分，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)子檢查，無(wú)損壞后方可重新開(kāi)機(jī)。

（3）重新選擇調(diào)速器的調(diào)節(jié)參數(shù)。

（4）如為測(cè)速裝置故障，必要時(shí)暫時(shí)退出機(jī)組過(guò)速保護(hù)。

2.機(jī)組異常振動(dòng)

機(jī)組異常振動(dòng)產(chǎn)生的原因如下：

（1）機(jī)械原因，轉(zhuǎn)子動(dòng)（靜）不平衡，軸線不正，軸承間隙過(guò)大，碰撞等。

（2）水力原因，渦帶，進(jìn)水不平衡，止漏間隙不均，渦列等。

（3）電磁原因，不對(duì)稱運(yùn)行，氣隙不均，失磁，轉(zhuǎn)子閘間短路等。

機(jī)組異常振動(dòng)處理措施如下：

（1）避免機(jī)組運(yùn)行與振動(dòng)區(qū)。

（2）減少機(jī)組的有、無(wú)功負(fù)荷。

（3）具有強(qiáng)迫補(bǔ)氣時(shí)，啟動(dòng)向補(bǔ)氣。

（4）剪斷銷剪斷時(shí)，按剪斷銷剪斷處理程序處理。

（5）異常振動(dòng)無(wú)法消除威脅機(jī)組安全時(shí)，停機(jī)。

3.抬機(jī)、水擊事故

抬機(jī)、水擊事故產(chǎn)生的原因如下：

緊急剎車時(shí)人在慣性作用下的反應(yīng)。當(dāng)調(diào)速器導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間和關(guān)閉規(guī)律選擇不當(dāng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)水擊或抬機(jī)事故。機(jī)組運(yùn)行中，如遇導(dǎo)葉緊急關(guān)閉，在水流慣性力的作用下，在引水系統(tǒng)發(fā)生正水擊和負(fù)水擊，關(guān)閉速度越快，水擊越嚴(yán)重，正水擊產(chǎn)生高壓，嚴(yán)重時(shí)造成引水管路爆裂，負(fù)水擊引起尾水倒流，與負(fù)吸出高度的共同作用下，將機(jī)組抬機(jī)，稱為抬機(jī)。

抬機(jī)、水擊事故處理措施如下：

（1）通過(guò)調(diào)節(jié)保證計(jì)算，選擇正確的導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間和關(guān)閉規(guī)律。

（2）裝設(shè)緊急真空破壞閥，防止抬機(jī)事故。

（3）設(shè)置抬機(jī)高度限制裝置。

三、多根剪斷銷剪斷故障分析與處理方法實(shí)例

在運(yùn)行時(shí)發(fā)生了水輪機(jī)剪斷銷被剪斷事故，水輪機(jī)剪斷銷發(fā)生剪斷故障，會(huì)造成水輪發(fā)電機(jī)組被迫減負(fù)荷或停機(jī)處理。停機(jī)過(guò)程中遇到的操作風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)分析也較復(fù)雜，運(yùn)行人員在緊急停機(jī)過(guò)程中稍有不慎，很容易造成事故的擴(kuò)大。云南境內(nèi)某水電站，總裝機(jī)容量128MW，年平均發(fā)電量5.33億kW·h。該水電站在運(yùn)行時(shí)發(fā)生多根剪斷銷剪斷故障，下面就以此故障為例簡(jiǎn)單介紹其分析與處理方法。

1.發(fā)生多根剪斷銷剪斷事故下的應(yīng)急操作步驟

在掌握了水輪機(jī)發(fā)生多根剪斷銷剪斷事故的運(yùn)行和操作風(fēng)險(xiǎn)后，操作起來(lái)就可以做到處變不驚，得心應(yīng)手。

（1）判斷應(yīng)迅速準(zhǔn)確。在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出水輪機(jī)剪斷銷剪斷信號(hào)時(shí)，應(yīng)立即安排人員到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，核實(shí)過(guò)程中切不可看到一根剪斷后，即認(rèn)為故障已找到。應(yīng)對(duì)所有剪斷銷快速檢查，防止遺漏。檢查完畢，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)電話立即向控制室匯報(bào)。同時(shí)應(yīng)將調(diào)速器立即切至手動(dòng)運(yùn)行，派專人監(jiān)護(hù)。

（2）立即落下機(jī)組進(jìn)水口工作閘門。現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)有三根及以上剪斷銷剪斷后，應(yīng)立即選擇落下機(jī)組進(jìn)水口工作閘門。可不用事先緩慢降低負(fù)荷，因?yàn)樗啓C(jī)此時(shí)工況很差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，損害越大。只要過(guò)機(jī)水源切斷，水輪機(jī)失去了紊流沖擊，即轉(zhuǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)，水輪機(jī)擺度及振動(dòng)恢復(fù)正常，這是使水輪機(jī)脫離異常工況最快速、最有效的方法。但特別注意的是，先行必須將調(diào)速器切至手動(dòng)，防止流量下降造成調(diào)速器自動(dòng)加大導(dǎo)葉開(kāi)度。

（3）執(zhí)行停機(jī)操作。在落下機(jī)組進(jìn)水口工作閘門后，機(jī)組此時(shí)顯示不定態(tài)、有功為負(fù)值，相當(dāng)于調(diào)相狀態(tài)，還應(yīng)繼續(xù)操作將機(jī)組停機(jī)。但如果按正常執(zhí)行停機(jī)流程，調(diào)速器會(huì)聯(lián)動(dòng)使導(dǎo)葉迅速全關(guān)。此時(shí)，由于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在無(wú)水狀態(tài)下動(dòng)作導(dǎo)葉全關(guān)，接力器及調(diào)速環(huán)動(dòng)作雖有不平衡力，但一般不會(huì)造成其他剪斷銷剪斷，即使有剪斷現(xiàn)象，僅增加了剪斷的根數(shù)，水輪機(jī)在無(wú)水的穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)增加損壞程度。也可手動(dòng)將導(dǎo)葉緩慢全關(guān)，然后再執(zhí)行自動(dòng)停機(jī)流程。無(wú)論哪種方式停機(jī)，都應(yīng)觀察導(dǎo)葉動(dòng)作過(guò)程，以幫助分析事故原因，并在停機(jī)后配合檢修人員進(jìn)行全面檢查分析、處理更換剪斷銷。

2.檢修完畢后的恢復(fù)操作步驟

（1）調(diào)速器無(wú)水試驗(yàn)。在機(jī)組剪斷銷全部更換完畢后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)速器無(wú)水試驗(yàn)及空載試驗(yàn)。以確認(rèn)故障已排除，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作正常。無(wú)水試驗(yàn)時(shí)，手動(dòng)操作導(dǎo)葉全關(guān)至全開(kāi)，再全開(kāi)至全關(guān)，反復(fù)操作幾次，操作過(guò)程中監(jiān)視調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作平衡，剪斷銷及信號(hào)器完好。

（2）調(diào)速器空載試驗(yàn)。在做完調(diào)速器無(wú)水試驗(yàn)后，對(duì)壓力管道進(jìn)行充水，然后進(jìn)行空載試驗(yàn)。空載試驗(yàn)應(yīng)選擇自動(dòng)開(kāi)機(jī)方式進(jìn)行。因?yàn)樽詣?dòng)開(kāi)機(jī)的導(dǎo)葉動(dòng)作幅度和速度都比手動(dòng)要大，選擇自動(dòng)開(kāi)機(jī)更符合機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的要求。在試驗(yàn)前，應(yīng)做好事故預(yù)想，各重要部位留人監(jiān)視。在空載試驗(yàn)正常后，機(jī)組全面恢復(fù)備用。