关于水轮机的转轮故障以及处理方法分析

苏伟（伊宁县墩麻扎镇喀什桥托海水电厂，新疆伊犁835112）

关于水轮机的转轮故障以及处理方法分析

苏伟（伊宁县墩麻扎镇喀什桥托海水电厂，新疆伊犁835112）

水轮机作为水力发电装置的核心部件，其运行状态直接影响到水轮发电机组的安全稳定性。转轮故障是水轮机在运行过程中常见的故障，会对水轮机的安全运行和工作效率造成极大影响。因此，本文就水轮机的转轮故障发生原因进行了分析，并对其处理方法进行了探讨，以提高水轮机转轮故障处理的效率，保障水轮机转轮的正常运行。

转轮；叶片；轴流转桨；处理方法；故障分析

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械的动力机械，它属于流体机械中透平机械。水轮机安装在水电站内，其主要作用是驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机推动水轮机转轮旋转带动发电机发电。

转轮是水轮机能量转化的核心部件，它的好坏直接影响水轮机的出力。水轮机转轮故障在水轮机运行过程中会经常遇到，该故障会严重影响水轮机的正常运行，危机水轮机的安全经济运行。因此，要有效解决该问题，就必须对故障发生的原因进行详细分析，找出故障的真正原因，从而采取有针对性处理措施消除故障，恢复水轮机的正常运行，提高安全生产效率。

大桥水电站位于新疆伊犁地区喀什流域中下游。是托海水电站的二级水电站，总装机3×5000KW，水轮机基本参数：（1）水轮机型号（2）水轮机工作水头10米（3）额定功率50000WM（4）额定流量65立方米每秒（5）额定转速147转每分钟。该水电站2013年发电投产，2014年11月底，2#机组在试运行过程中，水轮机振动、摆度严重超标，机组只能带500KW的负荷，基于这种情况，成立攻关小组，对2#机组解体，进行全面检查。现将大桥电站2#机组水轮机转轮故障原因查找、分析及处理方法进行以下介绍，以便同行引以为鉴。

1 机组震动、摆度严重超标故障原因查找。

(1) 将水轮机分解，拆出转轮，将转轮的四片浆叶全部旋转至零位；

(2) 以5米立车加工平台作为工作平台，将转轮拆除泄水锥后放置在工作平台上；

(3) 对转轮的各部位尺寸进行实际测量校核；

(4) 经测量转轮直径3000毫米，转轮室内径3001毫米；

(5) 转轮有四片桨叶，将每个浆叶边缘进行网格式分点，每个桨叶边缘划分30个点，四片桨叶一共划分了120个点，将这120个点对应平台测量高度距离。根据四片桨叶的对称性原理，相同网格内划分的相同对应点与平台之间高度距离应该是等值的，通过实际测量发现，相同对应点与平台之间高度距离有偏差，最大偏差值达到50毫米。

通过对数据偏差原因进行仔细分析判断，发现制造厂家在安装浆叶过程中，发生严重质量事故，使水轮机转轮桨叶在零位时，旋转角度发生安装偏差，经测量四片浆叶有两片安装角度偏差8度，有一片偏差5度，只有一片安装正常无偏差。

2 故障原因分析

通过对转轮实际加工尺寸的测量校核不难看出，导致2#机组水轮机试运行过程中发生震动、摆动严重超标的直接原因是：

生产厂家在转轮叶片的安装过程中发生严重质量事故，四片浆叶有三片安装角度发生重大偏差，致使水轮机转轮在运行过程中，由于转轮浆叶安装角度偏差，使转轮在水能力的作用下，产生巨大的垂直于发电机组大轴的水平方向的推力，在此巨大水平力的推动作用下，水轮机转轮在旋转过程中发生扫堂，叶片与转轮室发生摩擦和碰撞，最终导致2#机组水轮机试运行过程中发生震动、摆动严重超标的现象。转轮室的内径3001毫米，转轮直径3000毫米，转轮旋转过程中单边间隙只有0.5毫米，间隙太小也是发生转轮运行过程中扫堂的直接原因。

3 故障处理方法

故障原因已经找到并分析清楚，下一步就是如何处理，设法将浆叶安装偏差的角度纠正过来即可。

3.1 转轮浆叶旋转工作原理

由于轴流转浆式转轮桨叶的转动是靠液压进行驱动的，其驱动力靠液压油进行传动，桨叶在垂直于水轮机轴的方向一定范围内可以转动，当水轮机导叶开度从0-100%进行调整，那么桨叶的角度从负8度—18度之间进行转动，浆叶是如何转动的呢？其转动原理如下，转轮的腔体内有一个活塞缸体，活塞杆的一头连接着四个活动的连杆支架，每一个连接支架与一个浆叶的叶片相连接，当活塞杆做上下运动时，驱动四个连接支架运动，四个连接支架带动四个浆叶叶片做旋转运动，完成浆叶的调整运动过程。

3.2 具体处理步骤

3.2.1 增大水轮机转轮与转轮室之间的安装间隙

我们对水轮机转轮直径进行加工处理，将转轮直径由3000毫米加工至2998毫米，减小2毫米，这样使水轮机转轮与转轮室之间的单边间隙达到1毫米，杜绝转轮旋转过程中与转轮室发生摩擦扫堂，使水轮机安全运行。

3.2.2 调整转轮浆叶叶片的初始安装角度(1)拆除转轮腔体内的活塞杆与四个连接支架的连接螺栓；(2)将浆叶叶片的旋转角度全部调整到零位，初始安装角度；

(3) 分别测量四个连接支架与活塞杆之间的精确距离，分别是2.5毫米、2.5毫米、2毫米；

(4) 拆除活塞缸体和四个连接支架；

(5) 在三个连接支架的圆形套管内分别加装厚度为2.5、2.5、2毫米的圆形垫片；

(6) 回装转轮腔体内的活塞缸体，活塞杆与四个连接支架的连接螺栓；

(7) 将活塞杆调至初始顶缸位置，此时测量四个浆叶叶片的初始角度全部在零位，故障处理到此结束。

4 结语

2#水轮机组经过本次故障处理之后完全恢复正常运行，各项指标满足国家规范的要求。本次故障处理难度非常大，需要高难度的加工处理，为我厂在此类工作方面提供了宝贵经验。