白蓮河抽水蓄能電站蝸殼滲水故障的分析與處理

闕 威，祁威威，楊紹愛(ài)，張成華

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北省黃岡市 438600）

白蓮河抽水蓄能電站蝸殼滲水故障的分析與處理

闕 威，祁威威，楊紹愛(ài)，張成華

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北省黃岡市 438600）

本文介紹了湖北白蓮河抽水蓄能電站1號(hào)機(jī)組蝸殼滲水問(wèn)題，通過(guò)分析與測(cè)試找到了問(wèn)題的原因，并且詳細(xì)介紹了處理辦法，處理過(guò)程可供國(guó)內(nèi)同類型電站借鑒。

蝸殼；埋管；滲水

0 引言

湖北白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，電站裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量300MW單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，平均年發(fā)電量9.67億kWh，年抽水耗用低谷電量12.89億kWh，屬日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，在華中電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用和黑啟動(dòng)的任務(wù)。電站水泵水輪機(jī)額定水頭為195m，采用金屬蝸殼，蝸殼使用S500Q EN10137-2高強(qiáng)度鋼板制作，分21塊，其中，鼻端5塊與座環(huán)在工廠內(nèi)焊接，與座環(huán)一起運(yùn)輸，剩下16塊在工地現(xiàn)場(chǎng)焊接。蝸殼外環(huán)為不規(guī)則折線形螺旋線，進(jìn)口直徑3.75m，最厚部分40mm，最薄部分16mm，采用J507不銹鋼焊條焊接。

1 蝸殼滲水情況

1號(hào)機(jī)蝸殼進(jìn)人孔附近滲水已有近兩年時(shí)間，主要表現(xiàn)為：機(jī)組發(fā)電、抽水工況時(shí)蝸殼進(jìn)人口附近有較大水流，停機(jī)時(shí)水流減小[1]。2014年1號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修之前，采用開(kāi)槽引排的臨時(shí)措施，將滲水引向36.5m高程的廊道排水溝，未對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行造成影響。但自2014年來(lái)蝸殼進(jìn)人孔附近滲水有增大趨勢(shì)，特別在機(jī)組抽水運(yùn)行時(shí)，雖然開(kāi)槽引排處滲水水量未見(jiàn)明顯增大，但1號(hào)機(jī)組段上游側(cè)水輪機(jī)層墻面出現(xiàn)大量滲水。為確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，需對(duì)蝸殼滲水問(wèn)題進(jìn)行分析處理。

2 故障的分析和處理

經(jīng)過(guò)觀察與分析，在排除了巖縫滲水和蝸殼本體破裂的可能性之后，初步判斷滲水原因?yàn)槲仛ぶ車窆艹霈F(xiàn)破裂，通過(guò)查閱圖紙，相關(guān)的管道共有三根，故還需要進(jìn)一步進(jìn)行判斷。

2.1 蝸殼周圍埋管情況

蝸殼周圍埋管示意如圖1所示。

2.1.1 機(jī)組主軸密封供水管

機(jī)組主軸密封供水管來(lái)水取自球閥前壓力鋼管，沿蝸殼延伸段正上方向下游方向延伸至45m高層引出。此管內(nèi)始終有約2.5MPa水壓，并且壓力大小與機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)。

2.1.2 壓力鋼管排水管

壓力鋼管排水管由球閥前鋼管底部引出，沿蝸殼延伸段向下游方向延伸，在機(jī)組段36m高層以下與蝸殼排水管、機(jī)組增壓管相連，出口引至尾水管肘管段。由于壓力鋼管排水閥、蝸殼排水閥為常閉閥、蝸殼增壓閥只在調(diào)相狀態(tài)保持開(kāi)啟，所以此管內(nèi)只有機(jī)組調(diào)相運(yùn)行時(shí)才有0.5MPa來(lái)自尾水的常壓，若機(jī)組停機(jī)后，則管內(nèi)基本無(wú)壓。

圖1 蝸殼周圍埋管示意圖

圖2 蝸殼測(cè)壓管示意圖1

2.1.3 蝸殼進(jìn)口測(cè)壓管

蝸殼進(jìn)口測(cè)壓管布置在蝸殼進(jìn)人口往上游側(cè)1m位置，均勻布置4個(gè)測(cè)壓口，每個(gè)測(cè)壓口引1根DN15的測(cè)壓管引向水輪機(jī)層，4根管互為獨(dú)立。測(cè)壓管內(nèi)壓力為蝸殼內(nèi)實(shí)時(shí)壓力，機(jī)組運(yùn)行時(shí)約為2.5MPa，停機(jī)時(shí)約為0.5MPa的尾水壓力。

圖3 蝸殼測(cè)壓管示意圖2

2.2 故障排查分析

2.2.1 機(jī)組主軸密封供水管排查分析

由于機(jī)組主軸密封供水管內(nèi)有2.5MPa常壓，如果此管焊縫口破裂，無(wú)論機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)還是停機(jī)狀態(tài)，滲水大小都應(yīng)保持不變。此外，若關(guān)閉球閥前取水閥，滲水現(xiàn)象應(yīng)該消失。試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉1號(hào)機(jī)組球閥前取水閥24h，觀察到蝸殼進(jìn)人孔滲水仍未消失或減小，故可以判斷機(jī)組主軸密封供水管完好。

2.2.2 壓力鋼管排水管排查分析

壓力鋼管排水管內(nèi)水壓與機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。只有當(dāng)機(jī)組調(diào)相運(yùn)行時(shí)才有0.5MPa來(lái)自尾水的常壓，若機(jī)組停機(jī)后，則管內(nèi)基本無(wú)壓。目前滲水情況為：機(jī)組發(fā)電、抽水運(yùn)行時(shí)，滲水加大；停機(jī)時(shí)減??；流道排空時(shí)，滲水消失。由此可判斷，當(dāng)前滲水與壓力鋼管排水管無(wú)關(guān)。

2.2.3 蝸殼進(jìn)口測(cè)壓管排查分析

蝸殼測(cè)壓管管內(nèi)水壓在機(jī)組運(yùn)行時(shí)為2.5MPa，停機(jī)后管內(nèi)水壓為0.5MPa尾水水壓。在水輪機(jī)層4根測(cè)壓管匯聚到一個(gè)測(cè)壓閥組，通過(guò)一個(gè)壓力表和一個(gè)壓力傳感器反映蝸殼壓力。停機(jī)狀態(tài)下，通過(guò)依次關(guān)閉和開(kāi)啟4根測(cè)壓管對(duì)應(yīng)手閥，觀察壓力表壓力變化。發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟4號(hào)測(cè)壓管閥門，關(guān)閉其他測(cè)壓管閥門時(shí)，壓力表顯示壓力只有0.3～0.4MPa，當(dāng)以同樣方法測(cè)試其他幾個(gè)測(cè)壓管時(shí)，1、3號(hào)測(cè)壓管顯示為正常尾水壓力0.5MPa，2號(hào)測(cè)壓管壓力為0。當(dāng)2號(hào)測(cè)壓管與1、3號(hào)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，壓力為正常壓力0.5MPa，因此可以初步判斷為可能為2號(hào)測(cè)壓管堵塞，4號(hào)測(cè)壓管滲漏。

為進(jìn)一步確認(rèn)以上判斷，在1號(hào)機(jī)組檢修期間流道排空時(shí)，通過(guò)使用手動(dòng)加壓泵，分別對(duì)4根測(cè)壓管打壓，同時(shí)在蝸殼內(nèi)觀察測(cè)壓孔排水情況。發(fā)現(xiàn)1、3號(hào)測(cè)壓孔打壓時(shí)有水流噴射出；2號(hào)測(cè)壓孔無(wú)水流出，并且測(cè)壓管壓力可以保持2.5MPa不變；4號(hào)測(cè)壓孔有水慢慢滲出。綜合上述現(xiàn)象可以最終判斷：2號(hào)測(cè)壓孔堵塞，4號(hào)測(cè)壓管中間破裂。

3 處理方法及工藝

由于1、3號(hào)測(cè)壓管完好，而2號(hào)測(cè)壓孔堵塞，4號(hào)測(cè)壓管中間破裂，故需要對(duì)2、4號(hào)測(cè)壓孔進(jìn)行鉆孔攻絲，封堵焊接，具體步驟如下：

3.1 測(cè)量鉆孔

使用游標(biāo)卡尺測(cè)量測(cè)壓孔直徑為4.2mm，故用?6.5合金鉆頭對(duì)2、4號(hào)測(cè)壓孔進(jìn)行鉆孔處理，鉆孔深度約為25mm。鉆孔完畢后，使用清洗劑對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗干凈。

3.2 攻絲

用M8手動(dòng)絲錐對(duì)鉆孔進(jìn)行仔細(xì)攻絲，攻絲時(shí)需要注意及時(shí)清理測(cè)壓孔內(nèi)鐵削，先使用頭攻進(jìn)行攻絲，再使用二攻攻絲，手動(dòng)攻絲需要緩慢進(jìn)行，保證攻絲工藝，以防絲錐斷在測(cè)壓孔中。

3.3 密封

攻絲完成后，使用清洗劑將測(cè)壓孔內(nèi)清洗干凈，待測(cè)壓孔內(nèi)干燥清潔后，用M8不帶螺帽螺絲上涂上強(qiáng)力螺紋密封膠，旋進(jìn)測(cè)壓孔內(nèi)，使螺絲頭深入測(cè)壓孔約5mm（補(bǔ)焊），安裝好后靜置24h，等待螺紋密封膠干燥。

3.4 密封試驗(yàn)

使用煤油滲漏檢查螺絲密封效果。在水輪機(jī)層水車室旁用手動(dòng)試壓泵裝煤油打壓試驗(yàn)，向4號(hào)測(cè)壓孔內(nèi)打煤油5min，然后靜置12h后觀察測(cè)壓孔處無(wú)煤油滲漏跡象，表明螺絲密封良好。

3.5 加焊

對(duì)加裝螺絲的測(cè)壓孔進(jìn)行補(bǔ)焊，焊條使用J507，使用前需將焊條放入烘箱中加熱到350℃進(jìn)行干燥1h，使用前放入電焊條專用保溫桶，使用時(shí)從保溫桶內(nèi)取出。

3.6 打磨

焊接完成后使用電動(dòng)打磨機(jī)對(duì)焊接面進(jìn)行打磨，要求將焊接面打磨平整，無(wú)坑洼。

3.7 金屬探傷

打磨完成后使用金屬探傷劑對(duì)焊接打磨面進(jìn)行金屬探傷，檢測(cè)焊接后是否有氣孔或裂紋。[2]

圖4 鉆孔攻絲封堵示意圖

3.8 滲透試驗(yàn)

探傷完成后，為進(jìn)一步確認(rèn)測(cè)壓孔無(wú)滲漏，需再次做煤油滲透試驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)滲漏后可以進(jìn)行下一步工序。

3.9 防腐處理

打磨平整后對(duì)焊接打磨面進(jìn)行防腐刷漆，所有油漆為環(huán)氧瀝青厚漿底漆，灰云鐵環(huán)氧中間漆，環(huán)氧瀝青厚漿面漆及固化劑。刷漆前使用汽油和固化劑將3種油漆分別調(diào)制，刷漆過(guò)程中依次刷漆3種油漆，待油漆完全干燥后才可以刷下一種油漆。

3.10 檢查

油漆做完后封閉蝸殼門前，需檢查油漆已完全干燥，蝸殼內(nèi)無(wú)遺留檢修工具及雜物。

3.11 充水試驗(yàn)

充水時(shí)需關(guān)閉2、4號(hào)測(cè)壓管前手動(dòng)閥，防止其他管路壓力水回流至滲漏測(cè)壓管。充水時(shí)需時(shí)刻觀察蝸殼進(jìn)人門處無(wú)滲漏，待機(jī)組起機(jī)運(yùn)行時(shí)觀察蝸殼進(jìn)人門及1號(hào)機(jī)其他部位均無(wú)滲漏。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合1號(hào)機(jī)組各工況下運(yùn)行觀察，機(jī)組運(yùn)行情況良好，未出現(xiàn)任何部位滲水現(xiàn)象。通過(guò)此次對(duì)蝸殼滲水的處理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，消除了機(jī)組運(yùn)行隱患，提高了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，為電站機(jī)組安全可靠運(yùn)行提高了有力保障。

[1]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運(yùn)行與管理[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2013.9

[2]張誠(chéng)，陳國(guó)慶.水輪發(fā)電機(jī)組檢修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.10.

[3]高蘇杰.抽水蓄能的責(zé)任[J].水電與抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.

[4]郭熔.響洪甸蓄能電站閘門槽混凝土貫穿性漏水處理施工技術(shù)應(yīng)用分析[J].水電與抽水蓄能.2016，2（2）：50-55.

[5]夏智翼，胡云鶴.某抽水蓄能電站水毀面板修復(fù)灌漿施工[J].水電與抽水蓄能.2015，1（3）：12-14.

Analysis and Treatment of Spiral Case’s Water Seepage in Bailianhe Pumped-storage Power Station

QUE Wei，QI Weiwei，YANG Shaoai，ZHANG Chenghua
（Bailianhe Pumped-storage Power Station，Huanggang 438600，China）

The problem of water seepage of Bailianhe Pumpedstorage Power Station’s 1# spiral case is introduced in this article.The cause of the problem is found through the analysis and testing，and the handing method is introduced detailedly.The method can be used in the other similar stations in China.

spiral case;buried pipe;water seepage