三板溪水電廠2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子中心體滲水原因分析與處理

陳俊中

（五凌電力三板溪水電廠，貴州 錦屏 556700）

三板溪水電廠2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子中心體滲水原因分析與處理

陳俊中

（五凌電力三板溪水電廠，貴州 錦屏 556700）

摘要：三板溪電廠2號(hào)機(jī)因第一節(jié)補(bǔ)氣管上下法蘭、第二節(jié)補(bǔ)氣管下法蘭裂紋及密封老化失效等原因，造成補(bǔ)氣管內(nèi)水滲漏至發(fā)電機(jī)主軸內(nèi)，在機(jī)組大發(fā)期間尾水水位上升時(shí)，主軸空腔內(nèi)水溢至轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)，造成轉(zhuǎn)子中心體絕緣降低。在不進(jìn)行機(jī)組A修將轉(zhuǎn)子吊出情況下，創(chuàng)新提出將大軸補(bǔ)氣管中段支承法蘭割除，重新設(shè)計(jì)加工配合法蘭搭焊在原支承法蘭上的方法，解決補(bǔ)氣管法蘭配合間隙狹小難拆、難裝難題，將裂紋法蘭重新加工，徹底解決補(bǔ)氣管法蘭裂紋問(wèn)題，成功避免2014年對(duì)2號(hào)機(jī)A修。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；轉(zhuǎn)子中心體；滲水

0概述

三板溪電廠位于貴州省黔東南州的清水江上游，裝機(jī)4×250MW，于2006年底全部投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組水輪機(jī)型號(hào)為HLA855-LJ-505，機(jī)組額定功率256.5MW、額定轉(zhuǎn)速166.67r/min、最大水頭156.5m、額定水頭128m、最小水頭97m，吸出高度-5.92m。機(jī)組補(bǔ)氣方式采用自然補(bǔ)氣，大軸補(bǔ)氣管布置于主軸內(nèi)，補(bǔ)氣管由三節(jié)構(gòu)成，其總長(zhǎng)為14.9m，直管段為

402×15、材質(zhì)為306不銹鋼，直管法蘭均采用1Cr18Ni9Ti鋼材，其中，轉(zhuǎn)子中心體以下為補(bǔ)氣管第一、二節(jié)，中心體以上為補(bǔ)氣管第三節(jié)。因補(bǔ)氣管與尾水相通，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較大，尾水水位較高時(shí)，補(bǔ)氣管內(nèi)水位將超過(guò)轉(zhuǎn)子中心體高程，一旦補(bǔ)氣管發(fā)生滲水，補(bǔ)氣管內(nèi)水將進(jìn)入主軸并溢入轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)，造成轉(zhuǎn)子絕緣降低，甚至轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、多點(diǎn)接地，導(dǎo)致機(jī)組非事故停機(jī)或轉(zhuǎn)子損壞等事故的發(fā)生。

1轉(zhuǎn)子中心體滲水情況

2014年5月13日，巡視人員發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)風(fēng)洞內(nèi)空冷器外表面冷凝水較其他機(jī)組明顯偏多，測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣電阻為160kΩ（正常值為500kΩ～650 kΩ，報(bào)警值為20kΩ，停機(jī)值為5kΩ）。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)大軸補(bǔ)氣管支承法蘭處大量滲水，中心體內(nèi)部積水約3cm深。

2轉(zhuǎn)子中心滲水原因分析

2.1補(bǔ)氣管法蘭、焊縫裂紋

為保證補(bǔ)氣管整體垂直度及同心度，補(bǔ)氣管法蘭與直管采用套裝焊接、整體車削方式進(jìn)行加工，此次將大軸補(bǔ)氣管整體拆除檢查，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣管第一節(jié)上下法蘭、第二節(jié)補(bǔ)氣管下法蘭焊縫均存在較嚴(yán)重的裂紋，部分裂紋接近法蘭2/3圈（圖1）。其原因可能為法蘭焊縫殘余應(yīng)力未完全消除，裂紋主要產(chǎn)生在焊縫熱影響區(qū)。

圖1

2.2密封條老化失效（詳見(jiàn)圖2）

3補(bǔ)氣管裂紋處理方法

由于轉(zhuǎn)子中心體滲水發(fā)生在5月機(jī)組大發(fā)期間，采取將滲水部位轉(zhuǎn)子中心體與第二節(jié)補(bǔ)氣管支撐法蘭封閉焊接充填專業(yè)堵漏材料，對(duì)支撐法蘭與第二節(jié)補(bǔ)氣管配合間隙進(jìn)行封焊等臨時(shí)措施，保證了機(jī)組正常運(yùn)行。9月，在不進(jìn)行機(jī)組A修將轉(zhuǎn)子吊出情況下，因主軸內(nèi)僅30cm寬的狹小施工空間、補(bǔ)氣管法蘭配合間隙僅0.5mm，要對(duì)大軸補(bǔ)氣管拆裝需克服裝配精度高、起吊作業(yè)難度高、作業(yè)工序復(fù)雜等難題，為此，專門(mén)設(shè)計(jì)制作大軸補(bǔ)氣管攀爬架，創(chuàng)新提出，將大軸補(bǔ)氣管中段支承法蘭割除，重新設(shè)計(jì)加工配合法蘭搭焊在原支承法蘭上的方法，解決補(bǔ)氣管法蘭配合間隙狹小難拆、難裝難題，將裂紋法蘭重新加工，徹底解決補(bǔ)氣管法蘭裂紋問(wèn)題。其處理主要步驟如下：

圖2滲水原因分析圖

（1）拆除補(bǔ)氣管底部法蘭座，并通過(guò)泄水錐內(nèi)轉(zhuǎn)輪把合面頂部吊點(diǎn)將法蘭座固定；

（2）制作2根約4m長(zhǎng)丁字梯，丁字梯上部、下部均通過(guò)掛鉤固定，掛鉤焊接于大軸內(nèi)壁，焊接位置應(yīng)避開(kāi)水導(dǎo)軸瓦區(qū)域；

（3）拆除發(fā)電機(jī)補(bǔ)氣閥及頂罩；

（4）拆除第三節(jié)大軸補(bǔ)氣管；

（5）用碳弧刨開(kāi)原第二節(jié)補(bǔ)氣管上部處焊縫，碳弧起刨點(diǎn)離第二節(jié)補(bǔ)氣管法蘭至少1cm,不得損壞第二節(jié)補(bǔ)氣管法蘭；

（6）將第二節(jié)補(bǔ)氣管整體起吊，當(dāng)?shù)谝还?jié)補(bǔ)氣管法蘭上升至中心體支撐法蘭位置，用抱箍將第一節(jié)補(bǔ)氣管抱住并擱置在支撐法蘭上，將第一、二節(jié)補(bǔ)氣管進(jìn)行分離；

（7）將第一、二節(jié)補(bǔ)氣管從主軸內(nèi)分別吊出，并對(duì)法蘭進(jìn)行探傷檢查；

（8）將存在裂紋的第一節(jié)補(bǔ)氣管上下法蘭、第二節(jié)補(bǔ)氣管下法蘭進(jìn)行割除，并重新加工新法蘭；

（9）重新制作第二節(jié)補(bǔ)氣管上法蘭配合環(huán)；

（10）將第一、二節(jié)補(bǔ)氣管連接并回裝；

（11）回裝補(bǔ)氣管底部支撐法蘭，并與第一節(jié)補(bǔ)氣管下法蘭連接；

（12）將第二節(jié)補(bǔ)氣管上法蘭配合環(huán)焊接于原支撐法蘭上部，保證配合間隙約0.5mm；

（13）回裝第三節(jié)補(bǔ)氣管及頂罩。

4轉(zhuǎn)子中心體滲水防治措施

為保證轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)在補(bǔ)氣管發(fā)生滲水情況也不會(huì)對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣造成影響，同時(shí)，防止?jié)B水通過(guò)轉(zhuǎn)子與主軸連接法蘭甩入推力軸承油箱，在轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)構(gòu)建密封腔，保證轉(zhuǎn)子中心體內(nèi)補(bǔ)氣管發(fā)生滲水不被甩至轉(zhuǎn)子上。主要方法如下：

（1）在轉(zhuǎn)子中心體與大軸連接縫處涂抹樂(lè)泰596膠，防止?jié)B水通過(guò)轉(zhuǎn)子中心體與大軸把合縫甩至推力油箱；

（2）在轉(zhuǎn)子中心體與大軸連接法蘭與大軸補(bǔ)氣管之間安裝鋁合金蓋板，防止?jié)B水在運(yùn)行時(shí)甩至轉(zhuǎn)子內(nèi)。蓋板由4塊構(gòu)成并設(shè)有2個(gè)觀察窗，蓋板外圈通過(guò)20個(gè)M16×60螺栓與大軸法蘭進(jìn)行連接，并通過(guò)密封條進(jìn)行外圈密封；蓋板內(nèi)圈與大軸補(bǔ)氣管通過(guò)石墨填料進(jìn)行密封，填料由16個(gè)M8×30螺栓進(jìn)行壓緊；

（3）大軸補(bǔ)氣管安裝2瓣式吊環(huán)與蓋板內(nèi)圈進(jìn)行連接，防止機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蓋板振動(dòng)。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次處理，成功消除2號(hào)機(jī)大軸補(bǔ)氣管裂紋導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心體滲水重大缺陷，有效防止因大軸補(bǔ)氣管滲水引發(fā)轉(zhuǎn)子絕緣降低造成機(jī)組非事故停機(jī)事件的發(fā)生，成功避免2號(hào)機(jī)A修，節(jié)省維修費(fèi)用約250萬(wàn)元、設(shè)備檢測(cè)費(fèi)約100萬(wàn)、備品備件購(gòu)置費(fèi)約100萬(wàn)，共計(jì)節(jié)省投資約450萬(wàn)元，按年設(shè)計(jì)發(fā)電量計(jì)算，可增發(fā)電量約1.25億kW·h，增加發(fā)電收入4875萬(wàn)元，提高全廠機(jī)組等效可用系數(shù)5%，同時(shí)，也為國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)組補(bǔ)氣管滲水檢查處理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：TV738

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）04-0044-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.04.013

收稿日期：2015-01-26

作者簡(jiǎn)介：陳俊中（1982-），男，工程師，從事水電廠機(jī)械維護(hù)檢修管理工作。