水电站发电机组常见故障分析

摘要：随着国家水电站的投资力度的增大，水电站在我国数量不断增加，但是水电站在使用和维护以及管理过程中常会出现各种问题。本文针对运行和维护水电站发电机组是的常见问题进行故障分析，并总结已有的故障检测和故障排除办法或者提出新的办法，给水电站的技术人员提供一些参考。

关键词：水电站；故障分析；故障排除

中图分类号： TV74 文献标识码： A 文章编号：

前言：

随着经济和社会的发展，人们对电能的供应提出了更高的要求，传统的火力和核能等发电方式限于煤炭等资源的不可再生性而受到很大限制。而水电站由于使用可再生的水力资源进行运转，环境污染问题比较轻，而且发电量比较稳定，同时鉴于我国大部分地区尤其是南部地区的水资源比较丰富，因而受到国家的大力支持和推广，也相继建成了一系列的水电站。而水电站在运行以及维护过程中涉及到很多的技术问题，尤其是随着新技术的应用，相关专业的技术人员的培养力度跟不上，偏远地区由于经济不发达，更是缺少相关的人才和技术支持，因而总是存在着各种问题，为水电站的发电机组的正常运行和维护带来了不小的挑战，影响了水电站的社会服务功能。

1.常用诊断方法

1.1传统型人工诊断方法

首先，技术人员应根据机组的型号和使用年限以及具体的使用情况来确定发生故障和需要维修的位置。通过具体了解机组的使用情况，出现过的具体症状，平时的保养情况以及维修史，技术人员应当和水电站的工作人员交流讨论以准确定位机组的故障位置和故障类型，根据实际情况制定出切实可行的维修方案。这种方法需要水电站的工作人员平时做好准确的记录，并能够向技术人员提供有效可靠的信息，从而达到不需要将机器拆开就能进行诊断维修的目的。

1.2专业仪器诊断

在现代科学技术的支持下，技术人员设计制造了很多专门用来检测机组故障的仪器，这些仪器可以显示出机组的基本构造、运行状态、构件受损情况等信息，从而准确判断机组发生故障的具置，根据这些症状也可以分析出故障的发生原因，直接生成故障分析记录，也省去了不少人力，而且简单高效。水力发电机组故障自动检测系统可以自动记录所有发电机组运行时产生的数据，通过计算机故障模糊专家系统进行诊断，同时做出发展趋势的分析，建立成准确的数据处理模型，同时可以提供检修方案作为参考，为技术人员提供可靠的参考信息，从很大程度上弥补了现有电子检测系统的不足。通常在发电机组的不同部位可以采用不同的检测与诊断系统，常见的有：转子绕组匝间短路监测系统，发电机内过热监测与诊断系，定子绕组绝缘监测系统，统，定子绕组端部振动监测系统，汽轮发电机组扭振监测与诊断系统，气体杂质组分监测与诊断系统，氢冷发电机氢气湿度及漏氢监测系统等。

2.水电站发电机组常见故障分析及处理

2.1水轮机故障

水轮机的基本功能是将谁能转化为动能，属于流体机械中的透平机械。在水电站中，上游的水经过专用管道导向水轮机，带动水轮机的旋转，今儿驱动发动机进行发电。本质上是将水的重力势能转换为动能，再由发电机转化为电能，因而上游的水头越高，发电量也就越大。其常见故障有两种，包括机组过速和机组轴承事故。

2.1.1机组过速

机组在运行过程中负载突然增大，而在这一瞬间导叶不能及时关闭，此过程中水轮机转速就有可能增大，当转速升到140%以上时，机组就会出现过速。急速过速会导致机器振动过大甚至发生相关构件之间的碰撞，容易导致构件失稳甚至破坏。

当机组发生过载时，会出现噪音增大，发电机负荷表读数为零，而电压表读数增大以及其他系统设定的过电保护的自发动作。一旦发生过电事故，应首先确定保护装置的可工作性能，若保护装置出现异常，应迅速手动控制系统立刻停机并且快速关闭闸门。在紧急停机时发生过速事故，若因为剪断销剪短或者主配压阀卡住等原因，应迅速手动操纵保护装置，关闭导水叶以及主阀，或者进水口的闸门。

2.1.2机组的轴承事故

（1）轴承温度过高

轴承是机组中极为重要的构件，一般机组中的轴承都是通过油来进行冷却和，当机组中的轴承出现过高温度时机组会自动进行保护动作，防止轴瓦烧坏。出现这种事故时，相关的指示设备上会有显示，若发现仪器显示不准确时，应注意进行仪器检测和校核，将仪器所显示的温度和轴承实测温度进行比较，若确实是轴承温度过高就需要及时查明原因，并进行正确处理。一般油不足量或变质，冷却水供应不足甚至出现不供应的现象或者主轴承的摆动幅度过大等都会导致轴承温度过高，应根据具体情况进行相应的处理。

（2）水导轴承水供应故障

此种事故的情况基本与轴承温度过高相类似，指示指示器和导致原因略有所不同。其原因可能是供应的水水质不净或者过水阀门出现故障或者相关电器设备出现故障而导致，应根据具体情况采取相应的措施。出现这种故障时，需要立即调用备用水源供水，清理过滤网，检查水阀和相关的电气设备，认真查找故障出现的原因，故障排除后即恢复正常供水系统的运行。当供水系统无法工作时，应该立即停止系统，以防造成更大的事故甚至人员伤亡。

2.2机组振动异常

有很多因素都可以导致机组产生振动，从这些振动所产生的现象可以看出发电机组的运行情况和发生故障的情况，这些振动主要与机组运行负载，电路情况以及水压有关。

2.2.1水利振动

水力振动会增加机组的振动幅度，其随振源而变化，主要有卡门涡列引起的振动，尾水管涡引起的振动，水封间隙不等引起的振动等。其干扰通常源于压力动脉，尤其是低频段的压力动脉，由于其可以扩散至整个管道系统，因此可以导致水力共振，从而影响整个系统的稳定性，如典型的尾水管脉动，严重时甚至可以引起钢板的整块脱落。

2.2.2机械振动

由于机组中的转子重量不均匀，机组轴线不准确，导轴承缺陷等因素导致机组中出现多余的惯性力和摩擦力，这些多余的力会影响机组的正常振动，产生不平衡力，从而导致机组故障，常见的种类有大轴对中不准，连接件松动，机组质量分布不均匀，轴承瓦间隙过大或者推力轴的推力轴瓦不平和，推力头松动等导致的机械振动。

3.常用故障分析方法

3.1振动分析法

水轮机属于大型旋转机械，此种机械设备中由于振动问题而导致的故障率最高，而且，鉴于振动本身能够传递很多机械内部信息，可以用来判定机械的运行状况。另一方面，振动的信息容易得到，现代设备可以做到在不影响机组正常运行的情况下获取机组振动状况，因此振动分析法被广泛采用，主要流程为振动采集、信号处理、模型建立和相关故障分析。

3.2油膜分析法

油膜本身颗粒非常微小，机组中很多地方也会用到油，通过对油的相关物理化学性质进行分析，根据相关指标进行检验，可以获取机械的密封情况等信息，通过对油中各种成分的分析也可以获取机械的耗损情况等，从而对机组的运行状态和故障情况做出分析判断。

3.3轴位移检测

顺轮机旋转过程中容易造成轴承摩擦损伤，若轴承发生较大破坏，则会引起叶轮与汽缸发生摩擦甚至碰撞，容易导致机组破坏。在机组启动和停止的过程中，由于不同部位温度不同而造成不均匀膨胀，从而导致沿轴方向的摩擦，造成机组毁坏。这些破坏的危害性往往很大，因此十分有必要进行轴位移的检测。

结语

水力发电机组的故障分析需要经验丰富的技术人员和相关的检测仪器的辅助方能顺利进行，实际检修过程中，要综合运用各方面的数据，同时要善于将最新的技术手段加入到检修过程中以提高工作效率。

参考文献：

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