第四节 水轮机常见故障与事故

一、水轮机常见故障

（一）导叶剪断销剪断的故障

导叶剪断销剪断的故障处理措施如下：

（1）确认剪断销已经剪断，通知检修人员处理。

（2）若机组振动较大，首先调整导叶开度使水轮机不在振动区运行，再通知检修人员处理。

（3）多只剪断销剪断无法处理又失去控制时，应立即停机，关闭进水口工作闸门进行处理。

（二）主轴密封水压异常的故障

主轴密封水压异常的故障处理措施如下：

（1）检查水轮机主轴密封水压。

（2）切换到备用一路供水，并调节阀门检查供水系统是否正常。

（3）分析水压异常原因，同时应检查水轮机主轴密封漏水情况，如漏水增大，应维持顶盖水位正常。

（三）水轮机顶盖水位升高的故障

水轮机顶盖水位升高的故障处理措施如下:

（1）检查排水泵排水情况，如排水泵未启动抽水，应检查原因，设法启动排水泵。

（2）检查自流排水孔是否畅通，如有堵塞，应清理排水口。

（3）应检查各处漏水量是否增大，如水轮机主轴密封部分漏水较大，及时调整密封水压。

（4）若漏水过大，处理无效且水位还在上升，应联系停机处理。

（四）水导轴承油位降低的故障

水导轴承润滑油油位降低的故障处理措施如下：

（1）检查水轮机导轴承油槽密封、漏油和甩油情况。

（2）应对水轮机导轴承油槽补充润滑油，使机组恢复正常运行。

（3）若水轮机导轴瓦温度上升较快，应联系停机处理。

（五）水轮机导轴承润滑油变质和油位异常升高的故障

水轮机导轴承润滑油变质和油位异常升高的故障处理措施如下：

（1）检查油混水信号器是否发出信号，通知检修人员进行油化验。

（2）若油质不合格，应停机查明原因后消除进水缺陷，更换轴承润滑油。

（六）油冷却器冷却水中断或水压降低的故障

水轮机导轴承润滑油变质和油位异常升高的故障处理措施如下：

（1）检查技术供水系统阀门位置是否正常，管道有无漏水。

（2）应设法调整冷却水压，检查轴承温度使轴承温度在正常范围之内。

（七）导轴承温度升高的故障

导轴承温度升高的故障处理措施如下:

（1）进行核对确认并检查轴承温度上升情况，确认测温装置故障或误动，通知检修人员处理。

（2）检查故障轴承油位、油色，必要时进行油质化验。

（3）检查轴承冷却水压、流量，如不正常应及时调整，遇水管堵塞应停机处理。

（4）测量水导轴承摆度，判断轴承内部异常情况。

（5）轴承温度继续急剧上升，应紧急停机处理。

（八）水轮机振动、摆度超过规定值的故障

水轮机振动、摆度超过规定值的故障处理措施如下：

（1）如系在已确定的振动禁区运行，应联系调度调整分配负荷，避开该振动工况区。

（2）分析机组振动、摆度的测量结果。

（3）检查轴承运行情况。

（4）分析振动原因，进行相应处理。

（5）振动严重超过规定值，应手动紧急停机。

二、水轮机常见事故

（一）水轮机事故处理的基本要求

水轮机发生事故处理时应遵循以下基本要求：

（1）根据仪表显示和设备异常现象判断事故确已发生。

（2）进行必要的前期处理，限制事故发展，解除对人身和设备的危害。

（3）在事故保护动作停机过程中，注意监视停机过程，必要时加以帮助使机组解列停机，防止事故扩大。

（4）分析事故原因，作出相应处理决定。

（二）水轮机常见事故

1.机组过速事故及其处理

机组过速事故发生的原因如下：

（1）开机时调速器失灵。

（2）机组解列停机时调速器失灵。

（3）机组甩负荷后调速器失灵或调速器动态品质差。

（4）运行人员误操作。

（5）测速装置故障，过速保护误动作。

机组过速事故处理措施如下：

（1）无论何种原因引起的机组过速，必须立即启动关主阀。

（2）机组过速后，由于强大的离心力可能损坏转动部分，必须进行转子检查，无损坏后方可重新开机。

（3）重新选择调速器的调节参数。

（4）如为测速装置故障，必要时暂时退出机组过速保护。

2.机组异常振动

机组异常振动产生的原因如下：

（1）机械原因，转子动（静）不平衡，轴线不正，轴承间隙过大，碰撞等。

（2）水力原因，涡带，进水不平衡，止漏间隙不均，涡列等。

（3）电磁原因，不对称运行，气隙不均，失磁，转子闸间短路等。

机组异常振动处理措施如下：

（1）避免机组运行与振动区。

（2）减少机组的有、无功负荷。

（3）具有强迫补气时，启动向补气。

（4）剪断销剪断时，按剪断销剪断处理程序处理。

（5）异常振动无法消除威胁机组安全时，停机。

3.抬机、水击事故

抬机、水击事故产生的原因如下：

紧急刹车时人在惯性作用下的反应。当调速器导叶关闭时间和关闭规律选择不当时，就会出现水击或抬机事故。机组运行中，如遇导叶紧急关闭，在水流惯性力的作用下，在引水系统发生正水击和负水击，关闭速度越快，水击越严重，正水击产生高压，严重时造成引水管路爆裂，负水击引起尾水倒流，与负吸出高度的共同作用下，将机组抬机，称为抬机。

抬机、水击事故处理措施如下：

（1）通过调节保证计算，选择正确的导叶关闭时间和关闭规律。

（2）装设紧急真空破坏阀，防止抬机事故。

（3）设置抬机高度限制装置。

三、多根剪断销剪断故障分析与处理方法实例

在运行时发生了水轮机剪断销被剪断事故，水轮机剪断销发生剪断故障，会造成水轮发电机组被迫减负荷或停机处理。停机过程中遇到的操作风险和技术分析也较复杂，运行人员在紧急停机过程中稍有不慎，很容易造成事故的扩大。云南境内某水电站，总装机容量128MW，年平均发电量5.33亿kW·h。该水电站在运行时发生多根剪断销剪断故障，下面就以此故障为例简单介绍其分析与处理方法。

1.发生多根剪断销剪断事故下的应急操作步骤

在掌握了水轮机发生多根剪断销剪断事故的运行和操作风险后，操作起来就可以做到处变不惊，得心应手。

（1）判断应迅速准确。在监控系统发出水轮机剪断销剪断信号时，应立即安排人员到现场核实，核实过程中切不可看到一根剪断后，即认为故障已找到。应对所有剪断销快速检查，防止遗漏。检查完毕，现场通过电话立即向控制室汇报。同时应将调速器立即切至手动运行，派专人监护。

（2）立即落下机组进水口工作闸门。现场核实有三根及以上剪断销剪断后，应立即选择落下机组进水口工作闸门。可不用事先缓慢降低负荷，因为水轮机此时工况很差，运转时间越长，损害越大。只要过机水源切断，水轮机失去了紊流冲击，即转至稳定状态，水轮机摆度及振动恢复正常，这是使水轮机脱离异常工况最快速、最有效的方法。但特别注意的是，先行必须将调速器切至手动，防止流量下降造成调速器自动加大导叶开度。

（3）执行停机操作。在落下机组进水口工作闸门后，机组此时显示不定态、有功为负值，相当于调相状态，还应继续操作将机组停机。但如果按正常执行停机流程，调速器会联动使导叶迅速全关。此时，由于调节机构在无水状态下动作导叶全关，接力器及调速环动作虽有不平衡力，但一般不会造成其他剪断销剪断，即使有剪断现象，仅增加了剪断的根数，水轮机在无水的稳定状态，不会增加损坏程度。也可手动将导叶缓慢全关，然后再执行自动停机流程。无论哪种方式停机，都应观察导叶动作过程，以帮助分析事故原因，并在停机后配合检修人员进行全面检查分析、处理更换剪断销。

2.检修完毕后的恢复操作步骤

（1）调速器无水试验。在机组剪断销全部更换完毕后，应进行调速器无水试验及空载试验。以确认故障已排除，调节机构工作正常。无水试验时，手动操作导叶全关至全开，再全开至全关，反复操作几次，操作过程中监视调节机构动作平衡，剪断销及信号器完好。

（2）调速器空载试验。在做完调速器无水试验后，对压力管道进行充水，然后进行空载试验。空载试验应选择自动开机方式进行。因为自动开机的导叶动作幅度和速度都比手动要大，选择自动开机更符合机组并网运行的要求。在试验前，应做好事故预想，各重要部位留人监视。在空载试验正常后，机组全面恢复备用。