水轮发电机运行存在问题与应对措施!

2020-06-05 15:54

导读:我国水电工程的快速发展为我国能源结构调整奠定了良好的基础,同时也对水电企业设备维护与养护工作提出了更高的要求。在现代水电站的运行维护中,水轮机组异常振动是常见的异常现象。如何快速的判断振动源并进行相应的措施是有效保障机组运行安全的关键,也是目前水电站设备维护与运行安全的重要工作。在现代水电站运行经验总结中可以看出,水轮机组的振动对水电站机组甚至厂房的安全、经济效益都有着重要的影响。在现代水轮机组想高比转速与大容量方向发展的今天,水轮机组的振动影响更为明显。加快电厂机组振动研究以及对策已经成为应先我国水利水电发展的关键。

某水电站经过二十几年运行,结合本水电站实际情况,归纳、总结以下常见的故障事故处理,以各水轮发电机能够正常运行。


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水轮发电机组在运行中难免发生各种各样的异常情况,同一异常现象可能有不同的产生原因,所以在分析故障现象时要根据仪表指示及机组运转声响、振动、温度等现象,结合事故预兆、常规处理经验进行分析判断,必要时采用拆卸部件解体检查等方法手段,从根本上清除故障,机组发生事故时,无论自动保护是否动作,只要是危及机组设备安全,应立即采取紧急事故停机,以免设备遭受损坏。以下进行多种情况分析处理。


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1、水轮电动机振动故障的判断方法

1.1水轮机振动故障的判断

在实际的振动故障检测中,根据以往维修经验,提高振动源的判断准确性。通过对以往振动发生的特征总结提高电厂维护部门的技术水平与经验,为提高水轮机组振动维修奠定基础。

1.2仪器测振方式法判断故障

在现代水轮机振动检测与处理中,仪器测振分析法也是水电厂异常震动诊断的重要方式。该方法通过使用测振仪进行精密定量测振,通过对所测振动波形以及相关频率值进行分析计算,以此找出异常振动的振动源。


2、水轮机出力下降

2.1原因

水轮机导叶开度未变,机组出力下降明显,造成水轮出力下降常见有以下几种原因:

一是上游水位下降:

二是进水口拦污栅严重阻塞;

三是电站尾水位升高;

四是水轮机导水叶剪断销剪断,个别导叶处于自由状态;

五是水轮机导水机构有杂物卡住。

2.2检查处理

一是若水库水位下降,有效水头减少,则机组效率下降,机组出力低,水库水位过低,应停止发电运行,积满水量,抬高水位后再发电。水位过低,水轮机效率低,且汽蚀破坏很严重。

二是应及时清理拦污栅杂物,防止杂物阻塞以致影响机组出力。

三是检查尾水位是否升高。

四是详细检查水轮导叶拐臂的转动角度是否一致,发生个别导叶角度不一致时应停止处理。

五是检查水轮内部噪音情况,做全开、全关动作,排除杂物,必要拆卸水轮尾管或打开进入孔进入蜗壳,取走杂物。

六是水轮机出力下降,往往会出现异常声响、振动,蜗壳压力表指示下降或大幅波动现象,要根据情况判断,分析处理。


3、水轮机振动

3.1机械安装方面

3.1.1由于轴曲变形,机组主轴同心度不好,主轴结合连接不紧,轴承调整不良,间隙过大等原因,开机后引起的振动,这属机组检修质量不合格问题,必须拆卸机组部件重新检测安装。

3.1.2机组转动部件间隙过大,摆度大会引起局部摩擦,从而产生机组振动并伴随声响,摩擦部位温度较高,必须重新调整处理。

3.1.3机组转动部分重量不平衡,机组振动情况与转速高低有关,而与负荷大小无多大关系,这通常属转轮补焊后叶片重量不均、叶片局部变形严重,必须拆卸机组转轮进行平衡检查及叶片形状测量比较修整,清除机组振动。

3.2水力平衡方面

3.2.1尾水管中水流漩涡引起水轮机振动,此时机组振动与负荷大小有关,机组负荷小时容易引起振动且机组噪声明显增大,通常采用避开二况区域或在尾水管中安装补气管进行补气的方法,减轻或消除漩涡引起机组振动现象。

3.2.2当转轮叶片间被杂物卡住,导叶被杂物卡住,导叶剪断销剪断,单导叶自由活动造成水流不平衡,此时机组声响异常,出力下降,必须仔细检查,关闭导水叶。当关闭导水叶时,机组转速能够下降到35%应立即刹车停机,当不能使机组转速下降到35%时应关闭主阀后再停机,然后拆卸尾水管取出杂物。


4、轴承温度过高

4.1主要原因

一是轴承冷却水中断或减少;

二是导流油槽油位过低或缺油;

三是质劣化,油本身不清沽或运行中油劣化,降低油的润滑效果,使轴瓦槽腐蚀造成轴承温度升高;

四是发电机轴承座的对地绝缘降低或消失引起轴电流;

五是机组振动;

六是摆度超过允许值。

4.2处理

一是检查冷却水压等,若属冷却水中断,应迅速检查冷却水阀门,无效应立即停机;

二是若油位过低或油质劣化,应立即停机交检修班更换透平油;

三是找出接地处,加以消除;

四是消除机组振动原因;

五是一时找不到原因,应立即停机。


5、机组过速

机组过速可能有以下原因:机组突然甩负荷或调速器失灵现象,机组有高速转声,调速器周波表指示偏高,控制屏上有关表计指示异常。

处理:监视机组保护动作及自动情况,若动作不良应手动帮助,调整器自动操作失常,应立即切手动,关闭导叶。压油槽油位过低,应设法恢复,若不可恢复,必须关闭主阀停机。


6、机组突然甩负荷

原因:系统事故使紧急停机磁阀动作,本机故障或事故机组保护动作,使紧急停机电磁阀动作,调整器失灵现象。对此,当属系统故障而使全厂机组全部解列,应监视各机组的自动情况,并维护厂用电不中断,待系统事故消除后并网,当属本机故障或事故时,应迅速查明故障或事故原因所在并尽快消除,检修调速器。


7、主配压阀卡死,主接力器突开至最大或突关至零

原因:活塞与阀体装配不良,油内有水份使活塞被锈住或杂物卡住活塞。  

处理:当出现主配压阀卡死时,应立即关主阀停机,停机后,当主接力器自动关闭时,操作手轮不起作用,说明活塞上部被卡住,这时可向下敲击辅助接力器上部圆盘,使其回复中间位置。当主接力器行程一直开大,用手轮操作减负荷无效,说明活塞下部被卡住,此时可接与辅助接力器活塞相连的外部分向上撬起,并往复动作几次,使其回复到中间位置。


8、压油装置油压下降

8.1原因

油泵电动机油源中断或熔丝烧断,电动机烧坏,螺旋、油泵、螺杆损坏,油管路破裂,压力继电器接点接触不良或电接点压力表接点接触不良。

8.2现象

发低油压警报,检查发现油压装置压力表指示偏低。

8.3处理

如果机组在运行状态,应尽快恢复补气打压,当两台泵均又能启动,或启动后泵不上,应关闭主伐停机,若两台油泵的电动机都在运行,油压还不能上升时应检查压油槽油位,如油位很高,检查压油槽的充气阀,如阀门大门不严,应设法关严,调整油位恢复油压。如果不是充气伐漏气,原因不明应关主阀停机。若电接点压力表接点动作不良,将油泵电机电源控制开关,切“手动”位,恢复油压后停机检查。


9、发电机过负荷

电网高压线路某处发生事故,线路电压大幅度下降,机组运行于独立小网时,供电负荷过大,机组并网于用户线路,由于该线路突然停电,用户的负荷接近于机组供电负荷,因而会出现过负荷运行。

水轮发电机在正常运行时不允许过负荷,事故情况下发电机可以承接载短时过负荷,因发电机对温升、绝缘材料的耐温能力有一定的极限,故短时间过负荷对绝缘材料的寿命影响不大,绝缘老化有一定过程,绝缘材料变脆,介质损耗增大,耐受击穿电压强度降低都需要有一个高温作用的时间,高温作用时间愈短,绝缘材料的损害程度愈短。事故或特殊情况需要发电机过负荷运行,当发电机定子电流超过允许值时,应首先检查发电机的功率电压,并观察定子电流超过允许值时经历的时间,然后用减少励磁电流的方法降低定子电流到额定电流值,但不得使功率因数过高和定子电压过低,若此时方法不奏效,则必须降低发电机的有功负荷或切断一部负荷,使定子电流降到允许值。


10、结束语

除上述论述的故障原因外,水轮机振动产生还有许多因素。在实际的故障诊断与排除中,需要维修人员根据以往经验以及对机组各部件工况以及部件更换时间进行相应的排除,以此避免振动故障造成的机组安全隐患,保障水轮机的安全、稳定运行。通过对以上经验的借鉴,使机组损害降到最低限度,作为水电站不管是主汛期、泄洪发电还是正常灌溉发电,都应保证机组处于最优最佳运行状态,以最少的水量发最多的电能,为单位为社会创造最大的利益。


文章来源:E小水电

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