浅析水轮机发生多根剪断销剪断事故时的应急处理

宋伟庆

（国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂,湖北 十堰 442000）

浅析水轮机发生多根剪断销剪断事故时的应急处理

宋伟庆

（国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂,湖北 十堰 442000）

本文重点分析了水轮机运行中发生多根剪断销剪断事故时的风险因素，并提出了发生多根剪断销剪断事故时的应急操作步骤以及检修完毕后的恢复操作步骤，以供参考。

多根剪断销；剪断；应急操作

水轮机剪断销在运行中发生剪断，是为了防止因导叶被异物卡涩等某种原因造成导水机构无法关闭而损坏，通过剪断销的剪断，使故障导叶脱离控制，其它导叶仍可正常转动，有效保护水轮机导水机构。但是在正常运行中，水轮机剪断销发生剪断故障，会造成水轮发电机组被迫减负荷或停机处理。如果发生一次剪断三根及以上事故时，水轮机运行工况严重恶化，必须紧急停机，停机过程中遇到的操作风险和技术分析也较复杂，运行人员在紧急停机过程中稍有不慎，很容易造成事故扩大。并且在事故处理后的试验和恢复操作同样存在较大安全风险。因此水轮机剪断销剪断事故是运行人员必须掌握的一项重要技能。本文重点分析发生三根及以上剪断事故时的操作风险与应急处理。

1 水轮机运行中发生多根剪断销剪断事故时的风险分析

1.1 水轮机工况发生恶化造成水轮发电机组损坏风险。因水轮机受到的水流冲击不均衡，使得水轮机叶片受到的不平衡力﹑水流紊乱造成空蚀作用加剧。同时水轮机摆度和振动严重增大，水轮发电机组导轴承及承重轴承也因此受到很大影响，造成轴承严重摩擦，损伤瓦面，轴承湿度短时间内迅速上升，甚至烧瓦。剪断的根数越多，损害程度越大。水轮机事故运转时间越长，损伤也越大。

1.2 紧急停过程中的操作风险：1.2.1现场判断时间长，增加了水轮机运转时间。通常情况下，水轮机剪断销信号器是以串联的方式联接。任一剪断销发生剪断时，因信号器的破裂引起回路断线，信号继电器失压动作发出故障信号。此时虽已迅速发出剪断信号，但并不能反映有几根剪断销剪断。而是需要运行人员迅速到现场核实。这就增加了水轮机的事故运转时间，造成损害程度增加。1.2.2 紧急停机过程中易造成事故扩大。同时发生多根剪断销剪断事故时，大多数可能是调节机构或压力管道内出现了严重故障，应迅速紧急停机。但为避免水轮机及导水机构进一步损坏，操作过程相对复杂。稍有不慎，反而造成事故扩大。一方面，停机前应降低机组有功出力，不得执行急停。因为调速环和剪断销拐臂受力不均，如果动作幅度过大，会造成其它剪断销继续剪断。另一方面，在降低机组有功出力，缓慢关闭导叶后，仍然不能直接执行停机操作，因为此时机组导叶仍保持着空载开度。若执行停机操作，调速器会联动迅速关闭导叶，同样会造成其它剪断销剪断。再者，为减少机组事故运转时间以及水轮机损坏，需迅速切断水源，也就是先落下机组进水口工作闸门。但在机组过机流量减少过程中，调速器为跟踪现有负荷或空载开度，会自动加大导叶开度，加重对水轮机及调节机构的损害。

1.2.3 检修处理完毕后的恢复操作较复杂。在检修人员更换机组剪断销后，运行人员要将机组恢复至备用状态。在恢复操作前，应先做一些相关试验，以确认故障已排除，机组调节系统工作正常。首先，在机组压力管道充水前，应进行调速器无水试验，即来回操作导叶，检查调节机构及剪断销工作正常。其次，在压力管道充水后，同样应进行一次自动开机至空载试验，检查调节机构及剪断销工作正常。

2 发生多根剪断销剪断事故下的应急操作步骤

在掌握了水轮机发生多根剪断销剪断事故的运行和操作风险后，操作起来就可以做到处变不惊，得心应手。

2.1 判断应迅速准确。在监控系统发出水轮机剪断销剪断信号时，应立即安排人员现场核实，核实过程中切不可看到一根剪断后，即认为故障也找到。应对所有剪断销快速检查，防止遗漏。检查完毕，现场通过电话立即向控制室汇报。同时应将调速器立即切至手动运行，派专人监护。

2.2 立即落下机组进水口工作闸门。现场核实有三根及以上剪断销剪断后，应立即选择落下机组进水口工作闸门。可不用事先缓慢降低负荷，因为水轮机此时工况很差，运转时间越长，损害越大。只要过机水源切断，水轮机失去了紊流冲击，即转至稳定状态，水轮机摆度及振动恢复正常，这是使水轮机脱离异常工况最快速﹑最有效的方法。但特别注意的是，先行必须将调速器切至手动，防止流量下降造成调速器自动加大导叶开度。

2.3 执行停机操作。在落下机组进水口工作闸门后，机组此时显示不定态﹑有功为负值，相当于调相状态，还应继续操作将机组停机。但如果按正常执行停机流程，调速器会联动使导叶迅速全关。此时，由于调节机构在无水状态下动作导叶全关，接力器及调速环动作虽有不平衡力，但一般不会造成其它剪断销剪断，即使有剪断现象，仅增加了剪断的根数，水轮机在无水的稳定状态，不会增加损坏程度。也可手动将导叶缓慢全关，然后再执行自动停机流程。无论哪种方式停机，都应观察导叶动作过程，以帮助分析事故原因，并在停机后配合检修人员进行全面检查分析﹑处理更换剪断销。

3 检修完毕后的恢复操作步骤

3.1 调速器无水试验。在机组剪断销全部更换完毕后，应进行调速器无水试验及空载试验。以确认故障已排除，调节机构工作正常。无水试验时，手动操作导叶全关至全开，再全开至全关，反复操作几次，操作过程中监视调节机构动作平衡，剪断销及信号器完好。

3.2 调速器空载试验。在做完调速器无水试验后，对压力管道进行充水，然后进行空载试验。空载试验应选择自动开机方式进行。因为自动开机的导叶动作幅度和速度都比手动要大，选择自动开机更符合机组并网运行的要求。在试验前，应做好事故预想，各重要部位留人监视。在空载试验正常后，机组全面恢复备用。

结语

综合上述风险分析，水轮机在遇突发多根剪断销剪断事故时的运行及操作风险，远比单根剪断销剪断时的应急处理难度大得多。但只要掌握了多根剪断销剪断事故下的风险，判断准确和操作得当，应急处理就变得简单易行。剪断销剪断是水轮机运行中的常见故障，是运行人员应掌握的必修课，应将多根剪断销剪断事故做为经常训练的应急演练项目。有条件的话，可以对水轮机剪断销信号回路做进一步改进。改变串联方式下无法判断剪断根数的弊端，将信号回路改为并联方式，使每一根剪断时都能够发出剪断信号，为运行人员迅速判断提供有利条件，减少水轮机事故下的运转时间及降低水轮机受损害的程度。

[1]彭泽元．对水轮机导叶剪断销拆卸工具的改进[J]．水力发电，1986（08）．

[2]王恆善．对我国水轮机结构改进措施的探讨[J]．四川水力发电，1982（02）．

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