浅谈水电厂水轮发电机组常见故障与维护

浅谈水电厂水轮发电机组常见故障与维护

冯晨宇

国网东北分部绿源水电检修公司 辽宁省 118000

【摘要】：在水电站中的水轮发电机的维护上，工作人员要对水轮发电机的维护提高重视，水轮发电机是整个水电站的核心。本文将对水轮发电机的维护进行论述。

【关键词】：水电厂；水轮发电机组；常见故障；维护措施

引言

作为水电站比较核心的设备就是水轮发电机，其中水轮发电机的具体运行状态一直是有关人员高度关注的内容，所以，需要对设备的内部结构有着清晰的认识，更有利于保护整个水轮发电机的运行安全。

1、水轮机常见故障

（1）轴瓦（上导、推力、下导、水导）温度升高。这通常是由冷却效果不良（冷却水压低、冷却水中断及润滑油质劣化等）引起的，如不及时消除，将会造成“烧瓦”事故的发生。

（2）事故低油压。机组压油系统油泵故障或管路漏油甚至跑油，导致机组压油系统油压急剧下降，造成低油压。一旦此时机组发生事故，调速器因油压不足而不能及时关闭水轮机导叶，就可能会引起机组过速甚至发生飞逸，使水轮电机遭受重大破坏。

（3）导叶摩擦装置动作。导叶在调整过程中，因导叶传动机构发卡或者导叶之间夹杂异物，引起摩擦装置动作，导致水轮机活动导叶开度不一致，流过水轮机转轮的水力不平衡，使机组振动加大。尤其是在机组事故中，若再发生导叶摩擦装置动作现象，将使得机组停机时间过长，影响机组事故的正常处理。

（4）机组过速。运行中的水轮机突然甩掉所有负荷，受调速器关闭导叶时间较长及机组转动惯性的作用，机组转速升高。若机组转速超过额定转速，则振动加剧，有可能导致水轮机各部件损坏。

（5）调速器主配拒动。机组发生事故时，如果调速器主配压阀发卡拒动，机组导叶无法关闭，可能会引起机组过速甚至发生飞逸，使水轮机遭受重大破坏。

2、水轮发电机组故障诊断

2.1 状态监测

（1）机组导轴承和转子轴系。这一项主要检测转子轴系运行和轴承运行状态两方面，在机组三部导轴承上根据上导处、下导处、水导处设置六个监测点，分析机组摆度的时域、相位、轴系运行轨迹等信息；可以选择轴承油盆进出口油温、油位、导轴承瓦的瓦温、冷却器水进出口的水压、水温等信息分析附设系统对导轴承、转子轴系稳定性的影响效果，从而进一步分析影响因素。

（2）发电机电磁振动。检测发电机组电磁振动是检测机组运行过程中电气参数、定转子结构状态的重要依据。发电机组转频振动检测项目有发电机气隙、转子动不平衡、定转子整体温度等；发电机极频振动检测是检查定子铁芯是否松动、组合缝是否稳定。根据发电机定转子结构特点和具体尺寸，在定子槽选择4～8个监测点，通过分析得出定转子具体状态、气隙变化和其他变化信号，从而分析水轮发电机组运行时的状态和变化趋势。

（3）机组噪音。水轮发电机组在运行过程中会出现噪音，一方面会对环境造成影响，另一方面也是分析机组振动稳定的重要数据。要根据水轮发电机组结构和尺寸在水轮机和尾水管等部分进行噪音检测，根据数据分析发电机组运行状态。

2.2 信号分析

水轮发电机组设备信号可以分为三类：周期信号、非周期信号、随机信号。水轮发电机运行过程中会出现集中低频随机信号，根据这一特点可以分析出机组运行的周期，这种分析方式比较特殊也具有一定难度。还可以采集机组振动、摆度、压力等信息，多方面检测信号，提高检测结果准确性。在处理信号时尤其要重视低频随机信号，可以借助低频滤波、混合滤波等技术。

依据机组运动设备稳定性信号检测机组运动状态是目前常用的检测方式，因为水轮机组属于旋转机械，具有自身独特性，所以在进行信号分析时要对时域、频域、时差域等信号做分析。还要分析水轮发电机组自身的独特信号，包括幅值域、轴心轨迹、轴线运动轨迹等、极坐标等信息。利用机械信号分析功能和水轮发电机组的独特信号可以全面分析机组整体稳定性，建立信号分析模块，对水轮发电机导轴承、转子轴系、过流部件、固定部件等部位分析，可以得出机组稳定实际情况和故障特征。

2.3 故障诊断专家系统

利用水轮发电机组运行稳定性信号可以及时找出机组特征信号和故障特征，这是分析机稳定性故障的基础，然后借助专家系统完成故障诊断和机组运行趋势分析。

检测机组设备故障的方式很多，例如：专家系统的诊断、模糊理论的诊断、灰色理论的诊断、神经系统网络诊断，这些诊断方式都有自身特点，适用不同情况。现在多数发电机厂会选择专家系统系统，这种诊断方式虽然有一定欠缺，但是在知识表示和获取、推理机制、控制策略等方面具有较为丰富的理论知识，这让专家系统诊断具有可靠性。

因为水轮发电机组比较复杂、层次多、各部件藕联性强，导致机组运行中各个部分信号会相互干扰和作用，诊断结果不确定。检测要重视时效性，尽量得出单一性结果，所以给检测带来很大压力。所以，其他故障检测方法要适当融合到诊断专家系统中，形成子系统得出诊断意见，然后融合成综合诊断结果，得出状态检修结果。

3、水电厂水轮发电机组的维护

3.1要对主机进行日常检查

在发电机运行时，一个小部分出现了问题，都会影响整个发电机的运行，其中最关键的部分就是发电机的主机，安排有关人员，对主机机组的主轴进行检查，观察其摆度，如果出现了特殊情况，需要及时反映，并做好维修工作，确保机器的稳定运行。另外，还要检查其他的器件是否存在腐蚀的现象，是否存在安全隐患的，要及时做好检修工作。还要观察，油系统是否存在漏油，渗油的现象，同时保持内部器件的清洁，防止一些杂质影响有关人员的判断或者是影响设备的运行。

3.2定期做好预防性的实验

进行预防性实验的最大好处表现在可以及时发现存在的安全隐患，及时制定检修方案，为检修争取更多的时间，这些隐患是在具体运行过程中不易发现的，其中最需要进行预防性实验的就是电气部分，及时发现水轮发电机存在的安全隐患，并将其合理科学化的解决，实现整体水轮发电机的稳定运行，也为其将要发生的意外事故先打好预防针。

3.3保持其工作环境的清洁和整齐

发电机的工作环境很大程度上也决定着发电机的工作状态。首先，要保证发电机不被落上灰尘和杂质，这就需要进行密封处理，某种意义上，这是为了防止灰尘进入到发电机的内部，导致内部结构出现问题，影响其正常运行。其次，如果要对长期没有使用的水轮发电机开机的话，在其停机的过程中，需要对其进行处理，利用电加热器或者是除湿器来防止其内部出现结露的现象，阻碍其之后的正常使用。除此之外，水轮发电机所需要的冷却水必须要清洁，这是关键。

3.4对制动器发生故障的认识

如果是水轮发电机的制动器发生了故障，则需要将其停机，不能继续开机运行下去，之后的情况是很难预测的，不能冒险行动，所以一定要将其进行停机处理，进行检修，检修完毕之后再进行工作。除此之外，机组润滑油的使用情况也应该被重视起来，一旦发现存在意外情况，要进行及时停机，进行检查，确保其无误之后再进行正常工作。

结语

总之，根据对以上内容的认识和了解，加强对水轮发电机检修的认识，提高其检修的次数，可以确保其设备运转的稳定性和连续性，控制好设备发生故障的风险，提高设备的可靠指标。

参考文献

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[2]冉恒.水轮发电机组振动故障诊断关键技术研究与应用[D].重庆：重庆大学，2017.

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