關(guān)于小水電設(shè)備缺陷處理的探討

【摘要】對(duì)于水電站發(fā)電設(shè)備缺陷，尤其是不能擴(kuò)大檢修范圍或無(wú)法短時(shí)間內(nèi)返廠修復(fù)的缺陷，在做好技術(shù)保證措施時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)消除是可行的，可以減少費(fèi)用支出。尤其是汛期，正是水電大發(fā)、搶發(fā)電量的大好時(shí)機(jī)，可增加電站經(jīng)濟(jì)收益。

【關(guān)鍵詞】水電機(jī)組；缺陷處理；減少費(fèi)用；增加收益

引言

國(guó)家頒布的小水電檢修規(guī)程要求多泥沙電站大修周期3年～4年，非多泥沙電站大修周期4年～6年，還有春秋兩季小修，轉(zhuǎn)輪要求在五年內(nèi)無(wú)重大缺陷。本文緊緊圍繞黃土灣水電站#3發(fā)電機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在不拆除的情況下，合理論證，進(jìn)行轉(zhuǎn)輪葉片穿透性裂縫及汽蝕點(diǎn)消除的方案探討。

1、電站總體概況

黃土灣水電站是疏勒河梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的第三座水電站，位于酒泉市肅北蒙古族自治縣魚(yú)兒紅鄉(xiāng)境內(nèi)，是一座中壩引水式無(wú)調(diào)節(jié)水電站。電站總庫(kù)容603萬(wàn)m3，正常蓄水位2189.00m，排沙水位2177.00m，電站為無(wú)調(diào)節(jié)徑流式小型水電站。電站主要任務(wù)是發(fā)電，總裝機(jī)容量21MW，多年平均年發(fā)電量為9345萬(wàn)kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4450 h，額定引用流量52.0m3/s。河床式廠房?jī)?nèi)安裝2臺(tái)HLD267-LJ-175型立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)HLD267-LJ-122型立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

2、設(shè)備參數(shù)：

3號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)為立軸混流式水輪機(jī)，金屬渦殼，轉(zhuǎn)輪直徑D1=1220mm。轉(zhuǎn)輪由13葉片和上冠、下環(huán)（材料均為ZG0Cr16Ni5Mo）鑄焊而成，轉(zhuǎn)輪和主軸采用法蘭聯(lián)接，轉(zhuǎn)輪上冠和下環(huán)外緣設(shè)有迷宮式止漏環(huán)。

型號(hào)：HLN255-LJ-122

最高水頭：54.91m

設(shè)計(jì)水頭：48.50m

最低水頭：40.90m

額定轉(zhuǎn)速：428.8（r/min）

飛逸轉(zhuǎn)速：926（r/min）

額定流量：9.87m3/s

額定出力：4280 （kW）

軸向水推力：36.96t

吸出高度：-1.8m

3、缺陷發(fā)現(xiàn)檢查過(guò)程：

按照計(jì)劃安排，對(duì)3號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行C級(jí)檢修工作。在對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行檢查時(shí)，經(jīng)VT目測(cè)檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪1號(hào)葉片有長(zhǎng)度為13cm的穿透性裂縫及各葉片及出口末端有不同程度的汽蝕。經(jīng)專業(yè)人員，再次對(duì)3號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪其它葉片進(jìn)行煤油滲透顯影檢查（因條件所限），發(fā)現(xiàn)先前有裂縫葉片設(shè)為1號(hào)，逆時(shí)針數(shù)第10號(hào)葉片與1號(hào)葉片相同位置背面有30mm單面裂紋，因現(xiàn)場(chǎng)采用煤油滲透檢測(cè)方法不能更深入細(xì)致準(zhǔn)確，需進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，才能得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)結(jié)果。后經(jīng)專業(yè)人員的進(jìn)一步的PT滲透檢查，又發(fā)現(xiàn)4號(hào)葉片有70mm的裂縫及確認(rèn)10號(hào)葉片有單面30mm裂紋。

處理方案的確定

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷，必需進(jìn)行處理，但存在如下問(wèn)題：

轉(zhuǎn)輪及葉片的材質(zhì)為：ZG0Cr16Ni5Mo，這種材料屬于馬氏體不銹鋼，該鋼種的特點(diǎn)為強(qiáng)度較高，抗磨損，焊接時(shí)容易產(chǎn)生冷裂紋。常規(guī)的焊接工藝為焊前預(yù)熱、焊接過(guò)程中控制層間溫度、焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

如不將葉輪拆卸，補(bǔ)焊、打磨工作困難，且C級(jí)檢修完成此項(xiàng)工作困難較大，處理缺陷需挖補(bǔ)、雙面焊、熱處理。如要做靜平衡實(shí)驗(yàn)，電站不具備條件。

因汛期即將到來(lái)，如拆除轉(zhuǎn)輪返廠處理，將擴(kuò)大機(jī)組的檢修范圍，對(duì)電站完成全年的發(fā)電任務(wù)有較大的影響，同時(shí)也造成了機(jī)組檢修費(fèi)用的大幅度增加。根據(jù)這一現(xiàn)狀，并參考相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及按考同類缺陷的處理經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)認(rèn)真分析，認(rèn)為在不擴(kuò)大檢修范圍、不拆卸轉(zhuǎn)輪的情況下，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)消除轉(zhuǎn)輪葉片缺陷，是保證汛期搶發(fā)電量的可行方案，最終確定于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)輪葉片的缺陷消缺工作。

4、針對(duì)黃土灣水電站3號(hào)發(fā)電機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)的缺陷，制定現(xiàn)場(chǎng)處理方案如下：

⑴對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片裂縫頂端處，打孔止裂，防止處理過(guò)程中，裂縫進(jìn)一步延伸。

⑵因每片葉片出水末端都有局部汽蝕現(xiàn)象，轉(zhuǎn)輪的平衡已缺失，需對(duì)其進(jìn)行挖補(bǔ)、堆焊處理。

⑶用碳弧刨將裂縫處刨開(kāi)。

⑷用角磨機(jī)、直磨機(jī)進(jìn)行焊口清理、打磨，并保證坡口清理干凈。

⑸用367M焊接材料進(jìn)行堆焊。焊前用火焰進(jìn)行局部加熱，加熱溫度控制在120度-150度，并焊接過(guò)程中多次加熱。

⑹焊后打磨，打磨處需平整光滑，要求不得高出或欠缺，以求質(zhì)量基本平衡。

5、轉(zhuǎn)輪葉片缺陷的處理過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴使用碳弧刨開(kāi)坡口前，應(yīng)在裂縫端部，用鉆頭打一個(gè)止裂孔，防止裂縫進(jìn)一步開(kāi)裂造成缺陷擴(kuò)大；

⑵焊前坡口的打磨清理工作是非常重要的，它影響著焊接質(zhì)量。坡口清理一定要清到坡口根部，并清理干凈；

⑶焊接前，一定要先加熱，加熱溫度控制在120～150℃之間，也就是說(shuō)，加熱到被加熱部位暗紅色；

⑷焊接時(shí)，要多次加熱，分次施焊。

⑸焊后焊口打磨，邊打磨邊檢查，發(fā)現(xiàn)存在焊接質(zhì)量時(shí)，將存在缺陷的焊接部位用打磨機(jī)挖出，繼續(xù)施焊，直到用VT（目測(cè)）檢查再無(wú)表面焊接缺陷后，采用PT（滲透探傷），確認(rèn)焊口焊口周邊再無(wú)缺陷；

⑹焊后的應(yīng)力處理，是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因缺陷處理位置及環(huán)境的影響，采用局部加熱，但保溫措施無(wú)法實(shí)施。所以，采用錘擊法，對(duì)焊口周邊進(jìn)行輕輕敲打，以便使部分焊接時(shí)產(chǎn)生的集中應(yīng)力得到釋放，以避免焊口開(kāi)裂；

⑺如果現(xiàn)場(chǎng)有條件的話，應(yīng)做UT（超聲波）探傷檢查，以進(jìn)一步確認(rèn)處理后，有無(wú)深層次缺陷。

黃土灣水電站3號(hào)機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片缺陷處理工作，得到了多方幫助。電站按照制定的缺陷處理方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采取有效措施，經(jīng)過(guò)努力工作，完成了對(duì)1號(hào)葉片130mm穿透性裂縫、4號(hào)葉片70mm穿透性裂縫、10號(hào)葉片30mm單面裂紋及各葉片表面汽蝕處理的工作。處理后經(jīng)質(zhì)檢局專業(yè)人員PT（滲透）檢查，確認(rèn)再無(wú)其它表面缺陷。

6、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片缺陷的處理工作，這也要求設(shè)備管理人員，要不斷地學(xué)習(xí)，不斷提高業(yè)務(wù)技術(shù)水平，這樣才能有效的對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的缺陷及可能出現(xiàn)的設(shè)備缺陷，進(jìn)行正確的分析及處理，才能保證設(shè)備的正常，確保機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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