第四節(jié) 水輪機常見故障與事故

一、水輪機常見故障

（一）導葉剪斷銷剪斷的故障

導葉剪斷銷剪斷的故障處理措施如下：

（1）確認剪斷銷已經(jīng)剪斷，通知檢修人員處理。

（2）若機組振動較大，首先調(diào)整導葉開度使水輪機不在振動區(qū)運行，再通知檢修人員處理。

（3）多只剪斷銷剪斷無法處理又失去控制時，應立即停機，關閉進水口工作閘門進行處理。

（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，同時應檢查水輪機主軸密封漏水情況，如漏水增大，應維持頂蓋水位正常。

（三）水輪機頂蓋水位升高的故障

水輪機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，如排水泵未啟動抽水，應檢查原因，設法啟動排水泵。

（2）檢查自流排水孔是否暢通，如有堵塞，應清理排水口。

（3）應檢查各處漏水量是否增大，如水輪機主軸密封部分漏水較大，及時調(diào)整密封水壓。

（4）若漏水過大，處理無效且水位還在上升，應聯(lián)系停機處理。

（四）水導軸承油位降低的故障

水導軸承潤滑油油位降低的故障處理措施如下：

（1）檢查水輪機導軸承油槽密封、漏油和甩油情況。

（2）應對水輪機導軸承油槽補充潤滑油，使機組恢復正常運行。

（3）若水輪機導軸瓦溫度上升較快，應聯(lián)系停機處理。

（五）水輪機導軸承潤滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障

水輪機導軸承潤滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障處理措施如下：

（1）檢查油混水信號器是否發(fā)出信號，通知檢修人員進行油化驗。

（2）若油質(zhì)不合格，應停機查明原因后消除進水缺陷，更換軸承潤滑油。

（六）油冷卻器冷卻水中斷或水壓降低的故障

水輪機導軸承潤滑油變質(zhì)和油位異常升高的故障處理措施如下：

（1）檢查技術供水系統(tǒng)閥門位置是否正常，管道有無漏水。

（2）應設法調(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）導軸承溫度升高的故障

導軸承溫度升高的故障處理措施如下:

（1）進行核對確認并檢查軸承溫度上升情況，確認測溫裝置故障或誤動，通知檢修人員處理。

（2）檢查故障軸承油位、油色，必要時進行油質(zhì)化驗。

（3）檢查軸承冷卻水壓、流量，如不正常應及時調(diào)整，遇水管堵塞應停機處理。

（4）測量水導軸承擺度，判斷軸承內(nèi)部異常情況。

（5）軸承溫度繼續(xù)急劇上升，應緊急停機處理。

（八）水輪機振動、擺度超過規(guī)定值的故障

水輪機振動、擺度超過規(guī)定值的故障處理措施如下：

（1）如系在已確定的振動禁區(qū)運行，應聯(lián)系調(diào)度調(diào)整分配負荷，避開該振動工況區(qū)。

（2）分析機組振動、擺度的測量結(jié)果。

（3）檢查軸承運行情況。

（4）分析振動原因，進行相應處理。

（5）振動嚴重超過規(guī)定值，應手動緊急停機。

二、水輪機常見事故

（一）水輪機事故處理的基本要求

水輪機發(fā)生事故處理時應遵循以下基本要求：

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

（2）進行必要的前期處理，限制事故發(fā)展，解除對人身和設備的危害。

（3）在事故保護動作停機過程中，注意監(jiān)視停機過程，必要時加以幫助使機組解列停機，防止事故擴大。

（4）分析事故原因，作出相應處理決定。

（二）水輪機常見事故

1.機組過速事故及其處理

機組過速事故發(fā)生的原因如下：

（1）開機時調(diào)速器失靈。

（2）機組解列停機時調(diào)速器失靈。

（3）機組甩負荷后調(diào)速器失靈或調(diào)速器動態(tài)品質(zhì)差。

（4）運行人員誤操作。

（5）測速裝置故障，過速保護誤動作。

機組過速事故處理措施如下：

（1）無論何種原因引起的機組過速，必須立即啟動關主閥。

（2）機組過速后，由于強大的離心力可能損壞轉(zhuǎn)動部分，必須進行轉(zhuǎn)子檢查，無損壞后方可重新開機。

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

（4）如為測速裝置故障，必要時暫時退出機組過速保護。

2.機組異常振動

機組異常振動產(chǎn)生的原因如下：

（1）機械原因，轉(zhuǎn)子動（靜）不平衡，軸線不正，軸承間隙過大，碰撞等。

（2）水力原因，渦帶，進水不平衡，止漏間隙不均，渦列等。

（3）電磁原因，不對稱運行，氣隙不均，失磁，轉(zhuǎn)子閘間短路等。

機組異常振動處理措施如下：

（1）避免機組運行與振動區(qū)。

（2）減少機組的有、無功負荷。

（3）具有強迫補氣時，啟動向補氣。

（4）剪斷銷剪斷時，按剪斷銷剪斷處理程序處理。

（5）異常振動無法消除威脅機組安全時，停機。

3.抬機、水擊事故

抬機、水擊事故產(chǎn)生的原因如下：

緊急剎車時人在慣性作用下的反應。當調(diào)速器導葉關閉時間和關閉規(guī)律選擇不當時，就會出現(xiàn)水擊或抬機事故。機組運行中，如遇導葉緊急關閉，在水流慣性力的作用下，在引水系統(tǒng)發(fā)生正水擊和負水擊，關閉速度越快，水擊越嚴重，正水擊產(chǎn)生高壓，嚴重時造成引水管路爆裂，負水擊引起尾水倒流，與負吸出高度的共同作用下，將機組抬機，稱為抬機。

抬機、水擊事故處理措施如下：

（1）通過調(diào)節(jié)保證計算，選擇正確的導葉關閉時間和關閉規(guī)律。

（2）裝設緊急真空破壞閥，防止抬機事故。

（3）設置抬機高度限制裝置。

三、多根剪斷銷剪斷故障分析與處理方法實例

在運行時發(fā)生了水輪機剪斷銷被剪斷事故，水輪機剪斷銷發(fā)生剪斷故障，會造成水輪發(fā)電機組被迫減負荷或停機處理。停機過程中遇到的操作風險和技術分析也較復雜，運行人員在緊急停機過程中稍有不慎，很容易造成事故的擴大。云南境內(nèi)某水電站，總裝機容量128MW，年平均發(fā)電量5.33億kW·h。該水電站在運行時發(fā)生多根剪斷銷剪斷故障，下面就以此故障為例簡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急操作步驟

在掌握了水輪機發(fā)生多根剪斷銷剪斷事故的運行和操作風險后，操作起來就可以做到處變不驚，得心應手。

（1）判斷應迅速準確。在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出水輪機剪斷銷剪斷信號時，應立即安排人員到現(xiàn)場核實，核實過程中切不可看到一根剪斷后，即認為故障已找到。應對所有剪斷銷快速檢查，防止遺漏。檢查完畢，現(xiàn)場通過電話立即向控制室匯報。同時應將調(diào)速器立即切至手動運行，派專人監(jiān)護。

（2）立即落下機組進水口工作閘門。現(xiàn)場核實有三根及以上剪斷銷剪斷后，應立即選擇落下機組進水口工作閘門。可不用事先緩慢降低負荷，因為水輪機此時工況很差，運轉(zhuǎn)時間越長，損害越大。只要過機水源切斷，水輪機失去了紊流沖擊，即轉(zhuǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)，水輪機擺度及振動恢復正常，這是使水輪機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，防止流量下降造成調(diào)速器自動加大導葉開度。

（3）執(zhí)行停機操作。在落下機組進水口工作閘門后，機組此時顯示不定態(tài)、有功為負值，相當于調(diào)相狀態(tài)，還應繼續(xù)操作將機組停機。但如果按正常執(zhí)行停機流程，調(diào)速器會聯(lián)動使導葉迅速全關。此時，由于調(diào)節(jié)機構在無水狀態(tài)下動作導葉全關，接力器及調(diào)速環(huán)動作雖有不平衡力，但一般不會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)，水輪機在無水的穩(wěn)定狀態(tài)，不會增加損壞程度。也可手動將導葉緩慢全關，然后再執(zhí)行自動停機流程。無論哪種方式停機，都應觀察導葉動作過程，以幫助分析事故原因，并在停機后配合檢修人員進行全面檢查分析、處理更換剪斷銷。

2.檢修完畢后的恢復操作步驟

（1）調(diào)速器無水試驗。在機組剪斷銷全部更換完畢后，應進行調(diào)速器無水試驗及空載試驗。以確認故障已排除，調(diào)節(jié)機構工作正常。無水試驗時，手動操作導葉全關至全開，再全開至全關，反復操作幾次，操作過程中監(jiān)視調(diào)節(jié)機構動作平衡，剪斷銷及信號器完好。

（2）調(diào)速器空載試驗。在做完調(diào)速器無水試驗后，對壓力管道進行充水，然后進行空載試驗。空載試驗應選擇自動開機方式進行。因為自動開機的導葉動作幅度和速度都比手動要大，選擇自動開機更符合機組并網(wǎng)運行的要求。在試驗前，應做好事故預想，各重要部位留人監(jiān)視。在空載試驗正常后，機組全面恢復備用。