水輪機故障的診斷和維修分析

預(yu)防維(wei)修的意義

一般(ban)來說，設備維(wei)修(xiu)(xiu)技術(shu)分(fen)為：故(gu)障(zhang)發(fa)生后進行的(de)(de)(de)(de)故(gu)障(zhang)維(wei)修(xiu)(xiu)(事后維(wei)修(xiu)(xiu))、定(ding)期(qi)分(fen)解檢(jian)查的(de)(de)(de)(de)預防(fang)維(wei)修(xiu)(xiu)、根據(ju)診斷(duan)(duan)數(shu)據(ju)進行預測及(ji)(ji)處理(li)的(de)(de)(de)(de)預測維(wei)修(xiu)(xiu)(預知維(wei)修(xiu)(xiu))等(deng)三個類別。這些都是從(cong)狹義上(shang)來談預防(fang)維(wei)修(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)(de)含義。而從(cong)廣義上(shang)來講，預防(fang)維(wei)修(xiu)(xiu)還(huan)包(bao)括故(gu)障(zhang)的(de)(de)(de)(de)預防(fang)，故(gu)障(zhang)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)部(bu)位及(ji)(ji)原因的(de)(de)(de)(de)判斷(duan)(duan)，早期(qi)恢復手段及(ji)(ji)方法(fa)的(de)(de)(de)(de)決(jue)定(ding)，安全(quan)運行及(ji)(ji)復歸操(cao)作(zuo)等(deng)。下面(mian)擬從(cong)廣義上(shang)概要敘述(shu)有(you)關的(de)(de)(de)(de)技術(shu)。

預(yu)防維修的目的

預(yu)防維修的(de)目的(de)大體上分為經濟性(xing)的(de)提(ti)高(gao)，技(ji)術能力的(de)提(ti)高(gao)和質量(可靠性(xing))的(de)提(ti)高(gao)三(san)個(ge)方(fang)面。

(1)經(jing)濟性的提高(gao)

旨在防范事(shi)故于未然，或者(zhe)一旦發生事(shi)故時，可以由(you)于早期發現(xian)而(er)縮短(duan)設備(bei)的(de)停(ting)機時間，提高設備(bei)的(de)運轉(zhuan)。此(ci)外，避免不必要的(de)多余修理(li)，謀求其最(zui)優化(hua)以縮減(jian)修理(li)費。

(2)技術性能的提高

針對著熟練檢修(xiu)工的減(jian)少， 該系統把各熟練撿修(xiu)工的技術集中起來發揮作用，去(qu)掉了人們個體(ti)問的差異，從只憑直觀的判斷向定量分析發展。

(3)質量(可靠性)的提高

防止突(tu)(tu)發事(shi)故的產生(sheng)，或者(zhe)在(zai)發生(sheng)突(tu)(tu)發事(shi)故時，利用早期(qi)發現以(yi)確保安全， 提高(gao)可靠性。

系統構成

現就水(shui)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)預防維修系(xi)統構成(cheng)的(de)(de)概要情(qing)況說明如下(xia)。系(xi)銃(chong)的(de)(de)構成(cheng)大體(ti)上分(fen)為控(kong)制所里的(de)(de)集中監(jian)視(shi)裝置(zhi)(zhi)(總局(ju))和通過調制解(jie)調器(傳送裝置(zhi)(zhi))連接起來(lai)的(de)(de)各發電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)內(nei)的(de)(de)個別監(jian)視(shi)裝置(zhi)(zhi)(分(fen)局(ju))。而分(fen)局(ju)再分(fen)為測定狀(zhuang)態置(zhi)(zhi)的(de)(de)傳感器部、進行(xing)運算(suan)處理的(de)(de)CPU部及鍵(jian)盤(pan)。CRT等人機對話部這三(san)部分(fen)。同樣主局(ju)也分(fen)為CPU 部、人機對話部兩部分(fen)。

水電站故(gu)障的實(shi)況(kuang)及狀態量

據電氣學會技術報告登(deng)載的(de)過(guo)去l0年(nian)間(73年(nian)～82年(nian))水(shui)電站(zhan)發(fa)(fa)生設(she)備(bei)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)統計(ji)，與水(shui)輪機有關的(de)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，最多的(de)是發(fa)(fa)生在(zai)給排水(shui)裝(zhuang)置(zhi)，其次(ci)是水(shui)輪機本體、壓油(you)裝(zhuang)置(zhi)等，分別發(fa)(fa)生故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)的(de)次(ci)數(shu)大約為 每臺(tai)兩年(nian)多發(fa)(fa)生一次(ci)。另外，從這些裝(zhuang)置(zhi)各部(bu)位的(de)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)發(fa)(fa)生率來看，給排水(shui)裝(zhuang)置(zhi)的(de)管道(dao)(dao)、閥門類、過(guo)濾器、水(shui)泵等 水(shui)輪機本體的(de)導葉、導葉周圍封水(shui)裝(zhuang)置(zhi)等’壓油(you)裝(zhuang)置(zhi)的(de)供(gong)油(you)設(she)備(bei)，管道(dao)(dao)、閥門，油(you)泵等部(bu)件故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)率高．再者，從原因上(shang)來分類，屬自然劣化的(de)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)占壓倒多數(shu)，實施(shi)不(bu)良、制(zhi)造不(bu)良、保養不(bu)良的(de)則為次(ci)之。

下(xia)面概說(shuo)一下(xia)各種故障(zhang)分別與哪些(xie)狀態(tai)(tai)量(liang)的(de)變化有關 多數故障(zhang)發(fa)生對(dui)，都會伴(ban)隨(sui)著(zhu)某些(xie)狀態(tai)(tai)量(liang)發(fa)生變化，若(ruo)將其集中分類，管(guan)理(li)上就方(fang)便得多，這些(xie)狀態(tai)(tai)量(liang)即稱之為相關狀態(tai)(tai)量(liang)。如對(dui)于(yu)(yu)給排水(shui)(shui)裝(zhuang)(zhuang)置，指的(de)是(shi)水(shui)(shui)壓、流量(liang)、振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)等的(de)增大(da)’ 同樣，對(dui)于(yu)(yu)水(shui)(shui)輪機軸(zhou)承(cheng)，是(shi)指-臺金(jin)磨(mo)損量(liang)，軸(zhou)承(cheng)溫度、振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)值等J對(dui)于(yu)(yu)機殼、轉輪、吸(xi)出(chu)管(guan)，是(shi)指噪音、振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)等， 對(dui)于(yu)(yu)壓油(you)裝(zhuang)(zhuang)置，是(shi)指油(you)壓，油(you)位、減載閥動(dong)(dong)作(zuo)時間及次數等I對(dui)于(yu)(yu)主軸(zhou)封水(shui)(shui)裝(zhuang)(zhuang)置，是(shi)指填料磨(mo)摜l量(liang)、漏水(shui)(shui)量(liang)等的(de)增大(da)。

監測規則

預(yu)防(fang)維修(xiu)的(de)(de)重要目(mu)的(de)(de)之一(yi)，在于利用(yong)對溫度，振動等(deng)狀態置進行(xing)日常監視，事先預(yu)測(ce)故(gu)博。這里(li)有(you)兩種方法(fa)，一(yi)種是(shi)從(cong)已瀏出的(de)(de)每日或每月的(de)(de)最(zui)高值找出其(qi)變化趨勢(shi)，然后預(yu)測(ce)何(he)時會越過(guo)給定限(xian)值。另一(yi)種方法(fa)是(shi)從(cong)上述數據(ju)的(de)(de)變化中找到(dao)異常的(de)(de)征兆。為有(you)效地實施這些方法(fa)，考慮(lv)采(cai)用(yong)如下的(de)(de)監視規則。

(1)水輪機軸承溫度

水(shui)(shui)(shui)輪機軸(zhou)承溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)隨(sui)著轉動部件及(ji)軸(zhou)承本身(shen)是否正常、以及(ji)冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)量(liang)、水(shui)(shui)(shui)溫(wen)(wen)、室溫(wen)(wen)、油溫(wen)(wen)等(deng)(deng)條(tiao)件而(er)變(bian)(bian)化。從水(shui)(shui)(shui)輪機軸(zhou)承維護的(de)觀點出發， 總希望將(jiang)軸(zhou)承溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)按(an)(an)．Ij}}冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)置、水(shui)(shui)(shui)溫(wen)(wen)、室溫(wen)(wen)等(deng)(deng)條(tiao)件， 修正到(dao)(dao)同一個水(shui)(shui)(shui)平來進(jin)行(xing)監(jian)視。要滿足這一條(tiao)件， 在穩定(ding)運行(xing)狀(zhuang)態(tai)下是不難做(zuo)到(dao)(dao)的(de)， 而(er)在過渡過程的(de)狀(zhuang)態(tai)下， 則有(you)一定(ding)難度(du)(du)(du)。例如起動時(shi)， 軸(zhou)承、潤滑油等(deng)(deng)從冷(leng)態(tai)變(bian)(bian)暖， 直(zhi)到(dao)(dao)產生的(de)熱量(liang)和散發的(de)熱量(liang)平衡(heng)之前， 這一期間熱量(liang)的(de)變(bian)(bian)化具有(you)一定(ding)時(shi)間常數， 呈(cheng)線性(xing)滯后狀(zhuang)態(tai)。為(wei)此， 目前實施(shi)兩種(zhong)(zhong)方(fang)法進(jin)行(xing)處(chu)(chu)(chu)理：在限(xian)定(ding)條(tiao)件下做(zuo)線性(xing)滯后處(chu)(chu)(chu)理}或不考慮線性(xing)滯后處(chu)(chu)(chu)理方(fang)式，而(er)按(an)(an)時(shi)間變(bian)(bian)化率處(chu)(chu)(chu)理。但(dan)無(wu)論在哪種(zhong)(zhong)場臺，都要把(ba)軸(zhou)承溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)測定(ding)值、換算值、時(shi)間變(bian)(bian)化率等(deng)(deng)同時(shi)作為(wei)監(jian)視對象。 　　

軸(zhou)承(cheng)故障發生以(yi)前(qian)，多數情況(kuang)下會(hui)有溫(wen)(wen)度(du)(du)變化(hua)率(lv)異常， 實際情況(kuang)表(biao)明， 在(zai)機組(zu)(zu)起動(dong)時，軸(zhou)承(cheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)時間變化(hua)率(lv)主要(yao)受到運(yun)行條件(軸(zhou)承(cheng)油(you)槽(cao)內油(you)溫(wen)(wen)的(de)均(jun)勻(yun)度(du)(du)、機組(zu)(zu)轉(zhuan)速的(de)上升率(lv)等)所(suo)控(kong)制。在(zai)油(you)槽(cao)混進水的(de)情況(kuang)下， 軸(zhou)承(cheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)反而會(hui)短時下。

(2)水輪(lun)機振動(dong)(或加速度)

在水輪(lun)機軸承(cheng)座等(deng)處設置振(zhen)動(dong)(dong)計<或加速度計)， 測定振(zhen)動(dong)(dong)(或加速度)的(de)總幅(fu)(fu)值(zhi)、頻率等(deng)分析的(de)結果， 作為監視(shi)的(de)對象(xiang)， 特別(bie)(bie)是利用(yong)(yong)頻率分析怯進(jin)行監視(shi)， 可(ke)在總幅(fu)(fu)值(zhi)反映不(bu)(bu)(bu)出(chu)來的(de)情(qing)況下(xia)， 檢測出(chu)微小的(de)異(yi)常(chang)(chang)征候， 分析原因(yin)加以判定， 對進(jin)行嚴(yan)密(mi)的(de)維修管理很有用(yong)(yong)。水輪(lun)機軸承(cheng)等(deng)處的(de)振(zhen)動(dong)(dong)水平，除在轉(zhuan)動(dong)(dong)等(deng)部(bu)分異(yi)常(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)發生(sheng)變(bian)化(hua)外，還因(yin)水輪(lun)機的(de)運(yun)行狀態(tai)(tai)(例如起(qi)動(dong)(dong)時(shi)(shi)(shi)、停(ting)機時(shi)(shi)(shi)，負荷狀態(tai)(tai)時(shi)(shi)(shi)等(deng))不(bu)(bu)(bu)同而發生(sheng)變(bian)化(hua)，所以設定警報限值(zhi)要(yao)(yao)根據(ju)各種不(bu)(bu)(bu)同的(de)狀態(tai)(tai)而定， 通常(chang)(chang)， 將開(kai)始(shi)運(yun)轉(zhuan)之初(chu)的(de)實測值(zhi)定為初(chu)值(zhi)。尤(you)其(qi)是在起(qi)動(dong)(dong)時(shi)(shi)(shi)， 由于(yu)振(zhen)幅(fu)(fu)大且容(rong)易(yi)發生(sheng)異(yi)常(chang)(chang)， 所以特別(bie)(bie)需要(yao)(yao)監視(shi)。

(3)水輪機室內噪音

由于(yu)噪音(yin)是機(ji)器內(nei)的(de)振動以(yi)(yi)(yi)空氣為(wei)媒質傳送出來(lai)的(de)， 其頻率(lv)成(cheng)份與振動的(de)基(ji)本成(cheng)份相同(tong)，因此如對噪者的(de)頻率(lv)進行分析并(bing)加以(yi)(yi)(yi)監(jian)視(shi)， 可以(yi)(yi)(yi)早期(qi)發(fa)(fa)(fa)現異常。基(ji)于(yu)這種想(xiang)法， 在水輪機(ji)室(shi)內(nei)安裝噪音(yin)計，以(yi)(yi)(yi)噪音(yin)的(de)總幅值和(he)頓率(lv)分析的(de)結果作(zuo)為(wei)監(jian)視(shi)對象。在機(ji)器發(fa)(fa)(fa)生故障(zhang)時，不一定總是聲正幅值發(fa)(fa)(fa)生明顯的(de)、大幅度的(de)變化，而很多場(chang)合下，雖然(ran)聲壓水平不高，但(dan)在頻率(lv)范圍(wei)內(nei)，音(yin)調卻發(fa)(fa)(fa)生了(le)變化。然(ran)而，就目(mu)前噪音(yin)監(jian)視(shi)的(de)實(shi)例來(lai)看，由于(yu)白噪音(yin)以(yi)(yi)(yi)及優勢頻率(lv)有(you)隨機(ji)性，周此目(mu)前要(yao)想(xiang)作(zuo)些(xie)有(you)益(yi)的(de)監(jian)視(shi)還有(you)一定困難。

(4)壓油裝置

對每次卸載(zai)， 加載(zai)時間和每日加載(zai)次．數 卸載(zai)，加載(zai)時的(de)油面、油壓等需(xu)要進行(xing)日常監視(shi)， 這些量(liang)都隨主機(ji)的(de)運行(xing)狀態(tai)而變(bian)化，所(suo)以(yi)機(ji)組運行(xing)時、停止時的(de)警(jing)報設定水平也(ye)要有(you)變(bian)化， 這樣可以(yi)檢測出壓力(li)接點、油位計接點{減(jian)載(zai)閥， 給氣泵、壓油泵等的(de)異常。

(5)壓油裝置漏油

監視壓(ya)油(you)(you)(you)裝(zhuang)置的(de)總油(you)(you)(you)量(liang)， 將其(qi)與初期(qi)值相(xiang)比(bi)較(jiao)， 從(cong)減少的(de)程度即可判斷(duan)出漏(lou)油(you)(you)(you)量(liang)。通常總油(you)(you)(you)量(liang)的(de)測定是(shi)指對油(you)(you)(you)槽(cao)內的(de)油(you)(you)(you)量(liang)進(jin)行觀(guan)(guan)察， 而管道(dao)，隨動系統內的(de)油(you)(you)(you)不(bu)屬于觀(guan)(guan)察對象， 但(dan)要(yao)根據溫度對油(you)(you)(you)量(liang)進(jin)行修正。嚴格地說， 這里(li)鍘出的(de)并(bing)不(bu)是(shi)總油(you)(you)(you)量(liang)， 但(dan)從(cong)實際運用(yong)情況來看， 此方(fang)法還是(shi)能充分(fen)滿足實用(yong)的(de)。由于停機時(shi)管道(dao)等處的(de)油(you)(you)(you)要(yao)流回油(you)(you)(you)槽(cao)， 因(yin)此用(yong)上述方(fang)法推(tui)算(suan)出的(de)總油(you)(you)(you)量(liang)會發生(sheng)變化(hua)，正因(yin)為這樣，要(yao)分(fen)停止時(shi)和運行中(zhong)不(bu)同(tong)的(de)場合來整定報警值。

(6)空氣(qi)壓縮裝置(zhi)漏氣(qi)

監視每一單位(wei)時(shi)間的壓力下降值， 如果漏(lou)氣(qi)量(liang)增加， 單位(wei)時(shi)問(wen)壓力下降值就會(hui)增加。但空氣(qi)壓縮(suo)機(ji)以(yi)及壓油(you)槽給(gei)氣(qi)閥動作時(shi)壓力也會(hui)產(chan)生變化(hua)， 因(yin)此希望只在(zai)空氣(qi)壓縮(suo)機(ji)處于停止狀態以(yi)及給(gei)氣(qi)閥處于關閉狀態時(shi)檢(jian)查漏(lou)氣(qi)。