水輪機(jī)故障的診斷和維修分析

預(yù)防維修的意義

一般來說,，設(shè)備維修技術(shù)分為：故障發(fā)生后進(jìn)行的故障維修(事后維修)、定期分解檢查的預(yù)防維修,、根據(jù)診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測及處理的預(yù)測維修(預(yù)知維修)等三個類別,。這些都是從狹義上來談預(yù)防維修的含義,。而從廣義上來講，預(yù)防維修還包括故障的預(yù)防,，故障發(fā)生的部位及原因的判斷,，早期恢復(fù)手段及方法的決定,，安全運(yùn)行及復(fù)歸操作等。下面擬從廣義上概要敘述有關(guān)的技術(shù),。

 

預(yù)防維修的目的

預(yù)防維修的目的大體上分為經(jīng)濟(jì)性的提高,，技術(shù)能力的提高和質(zhì)量(可靠性)的提高三個方面。

 

(1)經(jīng)濟(jì)性的提高

旨在防范事故于未然,，或者一旦發(fā)生事故時,，可以由于早期發(fā)現(xiàn)而縮短設(shè)備的停機(jī)時間，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn),。此外,，避免不必要的多余修理，謀求其最優(yōu)化以縮減修理費(fèi),。

 

(2)技術(shù)性能的提高

針對著熟練檢修工的減少,， 該系統(tǒng)把各熟練撿修工的技術(shù)集中起來發(fā)揮作用，去掉了人們個體問的差異,，從只憑直觀的判斷向定量分析發(fā)展。

　

(3)質(zhì)量(可靠性)的提高

防止突發(fā)事故的產(chǎn)生,，或者在發(fā)生突發(fā)事故時,，利用早期發(fā)現(xiàn)以確保安全， 提高可靠性,。

 

系統(tǒng)構(gòu)成

現(xiàn)就水電站預(yù)防維修系統(tǒng)構(gòu)成的概要情況說明如下,。系銃的構(gòu)成大體上分為控制所里的集中監(jiān)視裝置(總局)和通過調(diào)制解調(diào)器(傳送裝置)連接起來的各發(fā)電站內(nèi)的個別監(jiān)視裝置(分局)。而分局再分為測定狀態(tài)置的傳感器部,、進(jìn)行運(yùn)算處理的CPU部及鍵盤,。CRT等人機(jī)對話部這三部分。同樣主局也分為CPU 部,、人機(jī)對話部兩部分,。

 

水電站故障的實況及狀態(tài)量

據(jù)電氣學(xué)會技術(shù)報告登載的過去l0年間(73年～82年)水電站發(fā)生設(shè)備故障的統(tǒng)計,，與水輪機(jī)有關(guān)的故障，最多的是發(fā)生在給排水裝置,，其次是水輪機(jī)本體,、壓油裝置等,，分別發(fā)生故障的次數(shù)大約為 每臺兩年多發(fā)生一次。另外,，從這些裝置各部位的故障發(fā)生率來看,，給排水裝置的管道、閥門類,、過濾器、水泵等 水輪機(jī)本體的導(dǎo)葉,、導(dǎo)葉周圍封水裝置等’壓油裝置的供油設(shè)備,，管道、閥門,，油泵等部件故障率高．再者,，從原因上來分類，屬自然劣化的故障占壓倒多數(shù),，實施不良,、制造不良、保養(yǎng)不良的則為次之,。

 

下面概說一下各種故障分別與哪些狀態(tài)量的變化有關(guān) 多數(shù)故障發(fā)生對,，都會伴隨著某些狀態(tài)量發(fā)生變化，若將其集中分類,，管理上就方便得多，這些狀態(tài)量即稱之為相關(guān)狀態(tài)量,。如對于給排水裝置，指的是水壓,、流量,、振動等的增大’ 同樣,，對于水輪機(jī)軸承，是指-臺金磨損量,，軸承溫度,、振動值等J對于機(jī)殼、轉(zhuǎn)輪,、吸出管,，是指噪音、振動等,， 對于壓油裝置，是指油壓,，油位、減載閥動作時間及次數(shù)等I對于主軸封水裝置,，是指填料磨摜l量,、漏水量等的增大,。

 

監(jiān)測規(guī)則

預(yù)防維修的重要目的之一，在于利用對溫度,，振動等狀態(tài)置進(jìn)行日常監(jiān)視,，事先預(yù)測故博。這里有兩種方法,，一種是從已瀏出的每日或每月的最高值找出其變化趨勢,，然后預(yù)測何時會越過給定限值。另一種方法是從上述數(shù)據(jù)的變化中找到異常的征兆,。為有效地實施這些方法，考慮采用如下的監(jiān)視規(guī)則,。

 

(1)水輪機(jī)軸承溫度

水輪機(jī)軸承溫度隨著轉(zhuǎn)動部件及軸承本身是否正常、以及冷卻水量,、水溫,、室溫、油溫等條件而變化,。從水輪機(jī)軸承維護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)， 總希望將軸承溫度按．Ij}}冷卻水置、水溫,、室溫等條件,， 修正到同一個水平來進(jìn)行監(jiān)視,。要滿足這一條件,， 在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下是不難做到的， 而在過渡過程的狀態(tài)下,， 則有一定難度。例如起動時,， 軸承,、潤滑油等從冷態(tài)變暖， 直到產(chǎn)生的熱量和散發(fā)的熱量平衡之前,， 這一期間熱量的變化具有一定時間常數(shù),， 呈線性滯后狀態(tài)。為此,， 目前實施兩種方法進(jìn)行處理：在限定條件下做線性滯后處理}或不考慮線性滯后處理方式,，而按時間變化率處理。但無論在哪種場臺,，都要把軸承溫度的測定值、換算值,、時間變化率等同時作為監(jiān)視對象。 　　

 

軸承故障發(fā)生以前,，多數(shù)情況下會有溫度變化率異常,， 實際情況表明,， 在機(jī)組起動時,，軸承溫度的時間變化率主要受到運(yùn)行條件(軸承油槽內(nèi)油溫的均勻度,、機(jī)組轉(zhuǎn)速的上升率等)所控制,。在油槽混進(jìn)水的情況下， 軸承溫度反而會短時下,。

 

(2)水輪機(jī)振動(或加速度)

 

在水輪機(jī)軸承座等處設(shè)置振動計<或加速度計),， 測定振動(或加速度)的總幅值、頻率等分析的結(jié)果,， 作為監(jiān)視的對象,， 特別是利用頻率分析怯進(jìn)行監(jiān)視， 可在總幅值反映不出來的情況下， 檢測出微小的異常征候,， 分析原因加以判定,， 對進(jìn)行嚴(yán)密的維修管理很有用。水輪機(jī)軸承等處的振動水平,，除在轉(zhuǎn)動等部分異常時發(fā)生變化外,，還因水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)(例如起動時,、停機(jī)時，負(fù)荷狀態(tài)時等)不同而發(fā)生變化,，所以設(shè)定警報限值要根據(jù)各種不同的狀態(tài)而定， 通常,， 將開始運(yùn)轉(zhuǎn)之初的實測值定為初值,。尤其是在起動時,， 由于振幅大且容易發(fā)生異常， 所以特別需要監(jiān)視,。

 

(3)水輪機(jī)室內(nèi)噪音

由于噪音是機(jī)器內(nèi)的振動以空氣為媒質(zhì)傳送出來的， 其頻率成份與振動的基本成份相同,，因此如對噪者的頻率進(jìn)行分析并加以監(jiān)視,， 可以早期發(fā)現(xiàn)異常?；谶@種想法,， 在水輪機(jī)室內(nèi)安裝噪音計，以噪音的總幅值和頓率分析的結(jié)果作為監(jiān)視對象,。在機(jī)器發(fā)生故障時,，不一定總是聲正幅值發(fā)生明顯的、大幅度的變化,，而很多場合下，雖然聲壓水平不高,，但在頻率范圍內(nèi),，音調(diào)卻發(fā)生了變化。然而,，就目前噪音監(jiān)視的實例來看,，由于白噪音以及優(yōu)勢頻率有隨機(jī)性,，周此目前要想作些有益的監(jiān)視還有一定困難。

 

(4)壓油裝置

對每次卸載,， 加載時間和每日加載次．?dāng)?shù) 卸載,，加載時的油面,、油壓等需要進(jìn)行日常監(jiān)視， 這些量都隨主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而變化,，所以機(jī)組運(yùn)行時,、停止時的警報設(shè)定水平也要有變化， 這樣可以檢測出壓力接點(diǎn),、油位計接點(diǎn){減載閥， 給氣泵,、壓油泵等的異常,。

 

(5)壓油裝置漏油

監(jiān)視壓油裝置的總油量， 將其與初期值相比較,， 從減少的程度即可判斷出漏油量,。通?？傆土康臏y定是指對油槽內(nèi)的油量進(jìn)行觀察,， 而管道，隨動系統(tǒng)內(nèi)的油不屬于觀察對象,， 但要根據(jù)溫度對油量進(jìn)行修正,。嚴(yán)格地說， 這里鍘出的并不是總油量,， 但從實際運(yùn)用情況來看,， 此方法還是能充分滿足實用的。由于停機(jī)時管道等處的油要流回油槽,， 因此用上述方法推算出的總油量會發(fā)生變化,，正因為這樣，要分停止時和運(yùn)行中不同的場合來整定報警值,。

 

(6)空氣壓縮裝置漏氣

監(jiān)視每一單位時間的壓力下降值,， 如果漏氣量增加， 單位時問壓力下降值就會增加,。但空氣壓縮機(jī)以及壓油槽給氣閥動作時壓力也會產(chǎn)生變化,， 因此希望只在空氣壓縮機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)以及給氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時檢查漏氣。