水輪機故障的診斷和維修分析

預防維修的(de)意義

一般來說，設(she)備維修(xiu)(xiu)(xiu)技術(shu)分(fen)(fen)為：故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)發生(sheng)后(hou)進行的故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)維修(xiu)(xiu)(xiu)(事后(hou)維修(xiu)(xiu)(xiu))、定期(qi)(qi)分(fen)(fen)解檢查的預防維修(xiu)(xiu)(xiu)、根據(ju)診斷數(shu)據(ju)進行預測及(ji)處理的預測維修(xiu)(xiu)(xiu)(預知(zhi)維修(xiu)(xiu)(xiu))等三個類別(bie)。這些都是從狹義(yi)上來談預防維修(xiu)(xiu)(xiu)的含義(yi)。而從廣義(yi)上來講(jiang)，預防維修(xiu)(xiu)(xiu)還包(bao)括故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)的預防，故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)發生(sheng)的部位及(ji)原因的判(pan)斷，早(zao)期(qi)(qi)恢復手段及(ji)方法(fa)的決(jue)定，安全運行及(ji)復歸(gui)操作(zuo)等。下面擬從廣義(yi)上概要敘述有關的技術(shu)。

 

預防維(wei)修的目的

預防維修的(de)目的(de)大體上分為經濟性的(de)提(ti)高(gao)，技術能力的(de)提(ti)高(gao)和質量(可靠性)的(de)提(ti)高(gao)三個方面。

 

(1)經濟性的提高

旨在防范事故于未然，或者一旦發生(sheng)事故時，可(ke)以由于早期發現而縮短設(she)備的停機時間(jian)，提高設(she)備的運轉(zhuan)。此外，避免不必要的多余修理，謀(mou)求其最優化以縮減(jian)修理費。

 

(2)技術(shu)性(xing)能(neng)的提高

針對著熟練檢修工的(de)減少， 該系(xi)統(tong)把各熟練撿修工的(de)技術集中起(qi)來發揮作用，去(qu)掉(diao)了(le)人們個體問(wen)的(de)差(cha)異，從(cong)只憑直觀的(de)判斷向定(ding)量分(fen)析發展。

　

(3)質量(可靠(kao)性)的提高

防止(zhi)突(tu)發事故(gu)的產生，或者在發生突(tu)發事故(gu)時，利用早期發現以確保安全， 提高可(ke)靠性。

 

系統構成

現就(jiu)水電站預防維修(xiu)系統構成(cheng)的(de)(de)(de)概要情況說明如下(xia)。系銃(chong)的(de)(de)(de)構成(cheng)大(da)體(ti)上分(fen)為控(kong)制(zhi)所里(li)的(de)(de)(de)集中(zhong)監(jian)視(shi)裝置(總(zong)局(ju)(ju))和通過調制(zhi)解調器(傳(chuan)送裝置)連接起(qi)來的(de)(de)(de)各發電站內的(de)(de)(de)個別監(jian)視(shi)裝置(分(fen)局(ju)(ju))。而分(fen)局(ju)(ju)再分(fen)為測定狀態置的(de)(de)(de)傳(chuan)感器部(bu)(bu)、進行運算處理的(de)(de)(de)CPU部(bu)(bu)及鍵盤。CRT等(deng)人(ren)機對(dui)話部(bu)(bu)這三部(bu)(bu)分(fen)。同樣主局(ju)(ju)也(ye)分(fen)為CPU 部(bu)(bu)、人(ren)機對(dui)話部(bu)(bu)兩(liang)部(bu)(bu)分(fen)。

 

水(shui)電站(zhan)故(gu)障(zhang)的實況及狀態量

據電(dian)氣(qi)學會(hui)技術報(bao)告登(deng)載的(de)(de)過去(qu)l0年間(73年～82年)水電(dian)站發(fa)(fa)(fa)生設(she)備故(gu)(gu)障(zhang)的(de)(de)統計，與水輪機(ji)有關的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)，最多的(de)(de)是(shi)發(fa)(fa)(fa)生在給排(pai)(pai)水裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，其(qi)次是(shi)水輪機(ji)本體、壓油(you)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)(deng)，分別發(fa)(fa)(fa)生故(gu)(gu)障(zhang)的(de)(de)次數大約為 每臺兩年多發(fa)(fa)(fa)生一次。另外(wai)，從這些裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)各部位的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)發(fa)(fa)(fa)生率來(lai)看(kan)，給排(pai)(pai)水裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)管道、閥門(men)類、過濾(lv)器、水泵等(deng)(deng) 水輪機(ji)本體的(de)(de)導葉(xie)、導葉(xie)周圍(wei)封水裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)(deng)’壓油(you)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)供油(you)設(she)備，管道、閥門(men)，油(you)泵等(deng)(deng)部件故(gu)(gu)障(zhang)率高．再者，從原因上(shang)來(lai)分類，屬自然(ran)劣化的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)占壓倒多數，實施不良、制(zhi)造不良、保(bao)養不良的(de)(de)則為次之(zhi)。

 

下(xia)面概說一下(xia)各種故障分(fen)別(bie)與(yu)哪些(xie)狀態(tai)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)變(bian)化有(you)關 多(duo)數故障發生(sheng)對(dui)(dui)，都(dou)會伴隨著(zhu)某些(xie)狀態(tai)量(liang)(liang)(liang)(liang)發生(sheng)變(bian)化，若將其(qi)集中分(fen)類，管(guan)理上就方便得多(duo)，這些(xie)狀態(tai)量(liang)(liang)(liang)(liang)即稱之為(wei)相關狀態(tai)量(liang)(liang)(liang)(liang)。如對(dui)(dui)于給排水(shui)(shui)裝(zhuang)置，指的(de)是水(shui)(shui)壓(ya)、流量(liang)(liang)(liang)(liang)、振(zhen)動(dong)等(deng)(deng)的(de)增大’ 同樣，對(dui)(dui)于水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)軸承，是指-臺金磨(mo)(mo)損量(liang)(liang)(liang)(liang)，軸承溫(wen)度、振(zhen)動(dong)值等(deng)(deng)J對(dui)(dui)于機(ji)殼、轉輪(lun)(lun)、吸出管(guan)，是指噪音、振(zhen)動(dong)等(deng)(deng)， 對(dui)(dui)于壓(ya)油裝(zhuang)置，是指油壓(ya)，油位(wei)、減載(zai)閥動(dong)作時間及次數等(deng)(deng)I對(dui)(dui)于主軸封水(shui)(shui)裝(zhuang)置，是指填料磨(mo)(mo)摜l量(liang)(liang)(liang)(liang)、漏水(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)(liang)等(deng)(deng)的(de)增大。

 

監測規則

預防維(wei)修(xiu)的(de)(de)重(zhong)要目的(de)(de)之一(yi)，在于利用(yong)對溫度，振動等狀態置進(jin)行日(ri)常監視，事(shi)先(xian)預測(ce)故(gu)博。這里有(you)兩種方(fang)法(fa)，一(yi)種是從已瀏出的(de)(de)每日(ri)或每月的(de)(de)最高(gao)值(zhi)找出其變化(hua)趨勢，然后預測(ce)何時會越過(guo)給定限值(zhi)。另一(yi)種方(fang)法(fa)是從上述數據的(de)(de)變化(hua)中找到異常的(de)(de)征兆。為有(you)效地實施這些方(fang)法(fa)，考慮采用(yong)如(ru)下的(de)(de)監視規則(ze)。

 

(1)水輪機軸(zhou)承溫度

水輪機軸承溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)隨著轉(zhuan)動(dong)部(bu)件及軸承本身是否正常、以及冷(leng)卻(que)水量、水溫(wen)(wen)(wen)(wen)、室溫(wen)(wen)(wen)(wen)、油溫(wen)(wen)(wen)(wen)等(deng)條(tiao)件而變(bian)化。從水輪機軸承維護的(de)觀點(dian)出發， 總希(xi)望將軸承溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)按．Ij}}冷(leng)卻(que)水置、水溫(wen)(wen)(wen)(wen)、室溫(wen)(wen)(wen)(wen)等(deng)條(tiao)件， 修正到同一(yi)個水平(ping)來進行監視(shi)。要滿足這一(yi)條(tiao)件， 在穩定運行狀態下(xia)是不(bu)難做(zuo)到的(de)， 而在過渡過程的(de)狀態下(xia)， 則(ze)有一(yi)定難度(du)。例如起動(dong)時(shi)(shi)， 軸承、潤滑油等(deng)從冷(leng)態變(bian)暖， 直到產生的(de)熱(re)量和散發的(de)熱(re)量平(ping)衡之前， 這一(yi)期間熱(re)量的(de)變(bian)化具有一(yi)定時(shi)(shi)間常數， 呈線(xian)性滯(zhi)后(hou)狀態。為此， 目(mu)前實(shi)施兩種(zhong)方法進行處理：在限定條(tiao)件下(xia)做(zuo)線(xian)性滯(zhi)后(hou)處理}或不(bu)考慮線(xian)性滯(zhi)后(hou)處理方式，而按時(shi)(shi)間變(bian)化率處理。但(dan)無論在哪種(zhong)場臺，都要把軸承溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)測定值、換算值、時(shi)(shi)間變(bian)化率等(deng)同時(shi)(shi)作為監視(shi)對象。 　　

 

軸(zhou)承(cheng)故(gu)障發生(sheng)以前，多數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)會有(you)溫(wen)(wen)度(du)(du)變化率(lv)異常， 實(shi)際情(qing)況(kuang)表明， 在機(ji)組起動時(shi)，軸(zhou)承(cheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)時(shi)間(jian)變化率(lv)主要受到運(yun)行條件(jian)(軸(zhou)承(cheng)油(you)槽(cao)內油(you)溫(wen)(wen)的(de)均勻度(du)(du)、機(ji)組轉速的(de)上升率(lv)等)所(suo)控制。在油(you)槽(cao)混進水的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)， 軸(zhou)承(cheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)反而會短時(shi)下(xia)。

 

(2)水輪機振動(或加速(su)度)

 

在水(shui)輪機軸承座等(deng)處(chu)設置振(zhen)動(dong)(dong)(dong)計(ji)<或加速(su)度(du)計(ji))， 測定(ding)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)(或加速(su)度(du))的總幅(fu)(fu)值(zhi)、頻(pin)率等(deng)分析(xi)的結(jie)果， 作為(wei)(wei)監視(shi)的對象(xiang)， 特(te)別是利用頻(pin)率分析(xi)怯進行(xing)監視(shi)， 可在總幅(fu)(fu)值(zhi)反映不(bu)出來的情(qing)況下， 檢測出微小的異常(chang)征候， 分析(xi)原因(yin)(yin)加以判(pan)定(ding)， 對進行(xing)嚴密的維修管理(li)很有(you)用。水(shui)輪機軸承等(deng)處(chu)的振(zhen)動(dong)(dong)(dong)水(shui)平，除在轉(zhuan)動(dong)(dong)(dong)等(deng)部分異常(chang)時(shi)發(fa)生(sheng)變化外，還因(yin)(yin)水(shui)輪機的運行(xing)狀(zhuang)態(例如起動(dong)(dong)(dong)時(shi)、停機時(shi)，負荷(he)狀(zhuang)態時(shi)等(deng))不(bu)同而發(fa)生(sheng)變化，所以設定(ding)警報限值(zhi)要根據各種(zhong)不(bu)同的狀(zhuang)態而定(ding)， 通常(chang)， 將開(kai)始運轉(zhuan)之(zhi)初的實測值(zhi)定(ding)為(wei)(wei)初值(zhi)。尤其是在起動(dong)(dong)(dong)時(shi)， 由于振(zhen)幅(fu)(fu)大且容易發(fa)生(sheng)異常(chang)， 所以特(te)別需(xu)要監視(shi)。

 

(3)水輪機室內噪音

由于(yu)噪(zao)音是(shi)機(ji)器(qi)內(nei)的(de)振(zhen)動(dong)以(yi)空(kong)氣為(wei)媒質(zhi)傳送(song)出來的(de)， 其頻(pin)率(lv)(lv)成份(fen)與振(zhen)動(dong)的(de)基(ji)本成份(fen)相同(tong)，因(yin)此如對(dui)噪(zao)者的(de)頻(pin)率(lv)(lv)進行分析并加以(yi)監(jian)(jian)視(shi)， 可以(yi)早期(qi)發(fa)現異常(chang)。基(ji)于(yu)這種想(xiang)(xiang)法， 在水輪(lun)機(ji)室內(nei)安(an)裝噪(zao)音計，以(yi)噪(zao)音的(de)總幅(fu)值和頓率(lv)(lv)分析的(de)結果作(zuo)為(wei)監(jian)(jian)視(shi)對(dui)象(xiang)。在機(ji)器(qi)發(fa)生故障時，不一定(ding)總是(shi)聲正幅(fu)值發(fa)生明(ming)顯的(de)、大(da)幅(fu)度的(de)變化(hua)，而很多場合(he)下，雖然(ran)聲壓(ya)水平不高，但在頻(pin)率(lv)(lv)范圍(wei)內(nei)，音調卻(que)發(fa)生了變化(hua)。然(ran)而，就目(mu)前噪(zao)音監(jian)(jian)視(shi)的(de)實例(li)來看，由于(yu)白噪(zao)音以(yi)及優勢頻(pin)率(lv)(lv)有(you)(you)(you)隨機(ji)性，周(zhou)此目(mu)前要想(xiang)(xiang)作(zuo)些有(you)(you)(you)益的(de)監(jian)(jian)視(shi)還有(you)(you)(you)一定(ding)困難。

 

(4)壓油裝置

對每(mei)次卸載(zai)(zai)， 加載(zai)(zai)時(shi)間和每(mei)日加載(zai)(zai)次．數 卸載(zai)(zai)，加載(zai)(zai)時(shi)的油面、油壓等(deng)需要(yao)進行(xing)日常監視(shi)， 這些量都隨主機的運行(xing)狀態而變化，所以機組(zu)運行(xing)時(shi)、停止時(shi)的警(jing)報設定水平也要(yao)有變化， 這樣可以檢測出壓力接點(dian)、油位(wei)計接點(dian){減載(zai)(zai)閥， 給氣泵、壓油泵等(deng)的異常。

 

(5)壓油裝置漏油

監視壓油(you)(you)(you)裝置的(de)(de)總油(you)(you)(you)量(liang)(liang)， 將(jiang)其與(yu)初期值(zhi)相比較， 從(cong)減少的(de)(de)程度即可判斷出漏油(you)(you)(you)量(liang)(liang)。通(tong)常總油(you)(you)(you)量(liang)(liang)的(de)(de)測定是(shi)(shi)指對油(you)(you)(you)槽內(nei)的(de)(de)油(you)(you)(you)量(liang)(liang)進(jin)(jin)行(xing)觀(guan)察(cha)， 而管(guan)道，隨(sui)動(dong)系統內(nei)的(de)(de)油(you)(you)(you)不(bu)屬于(yu)觀(guan)察(cha)對象， 但要(yao)(yao)根據溫度對油(you)(you)(you)量(liang)(liang)進(jin)(jin)行(xing)修正。嚴格(ge)地說， 這里鍘(zha)出的(de)(de)并不(bu)是(shi)(shi)總油(you)(you)(you)量(liang)(liang)， 但從(cong)實際運(yun)用情況來看， 此方法還是(shi)(shi)能充(chong)分(fen)滿足實用的(de)(de)。由于(yu)停機(ji)時管(guan)道等處的(de)(de)油(you)(you)(you)要(yao)(yao)流回(hui)油(you)(you)(you)槽， 因此用上述(shu)方法推算出的(de)(de)總油(you)(you)(you)量(liang)(liang)會發生變化，正因為這樣，要(yao)(yao)分(fen)停止(zhi)時和(he)運(yun)行(xing)中不(bu)同的(de)(de)場(chang)合來整定報警值(zhi)。

 

(6)空(kong)氣壓縮裝置(zhi)漏氣

監視每(mei)一(yi)單位時間的壓(ya)力(li)下(xia)降值， 如果漏氣(qi)(qi)量增加， 單位時問壓(ya)力(li)下(xia)降值就會增加。但空氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)以(yi)及壓(ya)油槽(cao)給(gei)氣(qi)(qi)閥動作時壓(ya)力(li)也會產生變化， 因此希望只在空氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)處于(yu)停止狀(zhuang)態(tai)以(yi)及給(gei)氣(qi)(qi)閥處于(yu)關閉狀(zhuang)態(tai)時檢查漏氣(qi)(qi)。