大山口水電廠水輪機(jī)導(dǎo)葉漏水原因分析及處理

周金明，張慶忠，王建忠，趙文江

（新疆新能發(fā)展公司檢修一工區(qū)，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

1 水輪機(jī)導(dǎo)葉漏水較大影響機(jī)組的安全運(yùn)行

1.1 經(jīng)濟(jì)效益受到一定的影響

水輪機(jī)導(dǎo)水葉漏水較大的時(shí)候，水的利用率就會(huì)下降，發(fā)電量就會(huì)相應(yīng)的減少，就會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定的影響，然而這種情況經(jīng)常被忽視，導(dǎo)致了水力資源的浪費(fèi)。特別是電網(wǎng)限制水電廠帶負(fù)荷的情況下，機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間減少，停機(jī)時(shí)間就會(huì)增加，累計(jì)漏水量就會(huì)增大，水能的實(shí)際利用率就會(huì)降低，經(jīng)濟(jì)的損失就會(huì)越來(lái)越大。

1.2 自動(dòng)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)或無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)停機(jī)

由于導(dǎo)葉漏水較大的原因，使機(jī)組停機(jī)流程在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，難以下降到25%額定轉(zhuǎn)速以下，從而無(wú)法自動(dòng)加閘走停機(jī)流程中斷。特別是轉(zhuǎn)速稍微高一些的機(jī)組，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。我廠采用氟塑推力瓦，其摩擦系數(shù)僅為巴氏合金瓦的l/5～1/4，摩擦系數(shù)小，機(jī)組就更加停機(jī)困難。電廠運(yùn)行人員只好采取手動(dòng)加閘停機(jī)。

1.3 停機(jī)后機(jī)組有可能自轉(zhuǎn)，不及時(shí)處理可能導(dǎo)致燒瓦

機(jī)組停機(jī)以后，如果解除加閘或加閘系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么機(jī)組就會(huì)緩慢自轉(zhuǎn)，在這種情況下，如果運(yùn)行人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易造成瓦面潤(rùn)滑破壞，這時(shí)冷卻水又沒(méi)有投入運(yùn)行，那么瓦溫就會(huì)迅速升高，如果不能及時(shí)處理，其后果就是容易發(fā)生推力瓦或者上導(dǎo)瓦、下導(dǎo)瓦的磨損、燒瓦及相關(guān)附件的損壞，有時(shí)也會(huì)發(fā)生其他設(shè)備的不正常。這樣就會(huì)給機(jī)組和運(yùn)行人員都帶來(lái)很大的安全隱患。

1.4 由于漏水射流的原因?qū)⒉豢杀苊獾陌l(fā)生間隙氣蝕

導(dǎo)葉端面、立面間隙過(guò)大，漏水量就大。因?yàn)橛虚g隙存在，就會(huì)產(chǎn)生間隙射流，水壓因?yàn)橥蝗蛔兓蜁?huì)發(fā)生間隙氣蝕，長(zhǎng)年累月的氣蝕很容易使固定導(dǎo)葉、活動(dòng)導(dǎo)葉受損，特別是活動(dòng)導(dǎo)葉的出水邊，也容易發(fā)生氣蝕，其表面就易出現(xiàn)大量的密集性蜂窩狀氣蝕，其結(jié)果又促使漏水量加大。

1.5 導(dǎo)葉漏水過(guò)大，將會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲

導(dǎo)葉漏水過(guò)大的時(shí)候，水的射流聲就比較大，當(dāng)廠運(yùn)行人員巡視到水輪機(jī)室門(mén)口時(shí)，就會(huì)聽(tīng)到很大的噪聲，對(duì)人員的身體有一定的影響。同時(shí)，噪聲對(duì)設(shè)備將產(chǎn)生一定的共振，也會(huì)對(duì)設(shè)備有一定的影響。

2 導(dǎo)水葉漏水偏大的具體成因分析

2.1 導(dǎo)葉關(guān)閉后，實(shí)際上存在以下3種間隙漏水

（1）導(dǎo)葉上下端面與頂蓋底環(huán)之間的端面間隙。我廠圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)注的上下總間隙是0.6～1 mm。但在檢修過(guò)程中實(shí)際測(cè)量的端面總間隙是0.8～1.3mm。

（2）捆綁導(dǎo)葉后的立面間隙，測(cè)定導(dǎo)葉立面間隙時(shí)，要求全關(guān)時(shí)應(yīng)嚴(yán)密無(wú)間隙，允許導(dǎo)葉體在1/4高度上有不大于0.05mm局部間隙。但在實(shí)際測(cè)量中，由于導(dǎo)葉的密封條有局部破損，間隙就不是很均勻，有的地方就有較大的漏水。

（3）導(dǎo)葉各軸頸處的間隙。由于設(shè)計(jì)和安裝的缺陷，導(dǎo)葉各軸頸處都會(huì)有一定的間隙。這些缺陷避免不了，只有安裝時(shí)采取嚴(yán)格的安裝工藝，保證在設(shè)計(jì)的要求范圍之內(nèi)。

2.2 導(dǎo)葉和頂蓋在單側(cè)水壓作用下將產(chǎn)生間隙

在一般情況下，由于設(shè)計(jì)和材料的原因，當(dāng)蝸殼內(nèi)充滿(mǎn)水后，將會(huì)有一定的壓力。導(dǎo)葉和頂蓋的正面就會(huì)承受水的壓力，如果設(shè)計(jì)和材料的原因，導(dǎo)葉剛性強(qiáng)度不夠，將會(huì)不可避免的產(chǎn)生微量的彈性變形，這樣就可能增大立面間隙，頂蓋的微量上抬，也會(huì)增加上下端面間隙，這些都會(huì)使導(dǎo)葉的漏水量增加，同時(shí)也對(duì)導(dǎo)葉本體有一定的影響。

2.3 機(jī)組在各類(lèi)工況的運(yùn)行過(guò)程中，由于震動(dòng)的原因，調(diào)速器的控制零點(diǎn)會(huì)有漂移，這樣也會(huì)使導(dǎo)葉的立面間隙有變化

在機(jī)組停機(jī)后，由于調(diào)速器的零點(diǎn)漂移的變化，接力器的壓緊行程會(huì)逐漸發(fā)生變化，壓緊行程以前調(diào)的越多，變化就越大。導(dǎo)葉在正面水壓力的情況下，將會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)葉立面間隙增大，那么漏水量也會(huì)增大。經(jīng)過(guò)我們?cè)趯?shí)際工作中碰到的問(wèn)題也表明，接力器壓緊行程調(diào)整好后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，也會(huì)逐漸發(fā)生變化。

3 我廠導(dǎo)葉漏水處理的具體實(shí)施方法

3.1 導(dǎo)葉端面間隙的檢查調(diào)整修理過(guò)程

導(dǎo)葉的端面間隙大小與水輪機(jī)的設(shè)計(jì)和水電廠工作水頭及導(dǎo)葉高度和轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，為了防止運(yùn)行中導(dǎo)葉由于水力的作用往上浮時(shí)被卡住，必須調(diào)整導(dǎo)葉上、下端面的總間隙。要求端面間隙是3～7分成或4～6分成，上端面間隙是總端面間隙的70%或60%，下端面間隙是總端面間隙的30%～40%。如果導(dǎo)葉端面總間隙普遍偏大，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果在底環(huán)下加相應(yīng)的墊子調(diào)整處理；使上下總間隙控制在圖紙的設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。如果上下總間隙普遍偏小，這樣間隙不好分配，可在頂蓋接觸面處加墊子調(diào)整處理；使調(diào)整的上下端面間隙符合要求。

3.2 導(dǎo)葉立面間隙檢查調(diào)整處理

導(dǎo)葉立面的調(diào)整和處理，我們一般放在機(jī)組大修的時(shí)候進(jìn)行，首先，是仔細(xì)檢查導(dǎo)葉，在拆除之前做好記錄，有氣蝕和磨損的地方做好標(biāo)記，立面間隙的大小全部匯總記錄。拆除后先對(duì)氣蝕和磨損的地方進(jìn)行修復(fù)。為了減少磨損和局部氣蝕，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)葉接觸面的兩個(gè)立面應(yīng)采用抗磨性能好的材料，如堆焊耐磨不銹鋼焊條或鋪焊不銹鋼鋼板（我廠采用的是Ocr1Ni-MoRe馬氏體不銹鋼電焊條）。如果個(gè)別導(dǎo)葉立面存在局部有較大間隙時(shí)，可以采用在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)焊，打磨高點(diǎn)后拋光，使其有一定的流線型，并使兩導(dǎo)葉之間接觸良好合適無(wú)縫隙。然后，是把導(dǎo)葉清掃干凈，密封槽內(nèi)無(wú)毛刺應(yīng)光滑，選取彈性良好耐油耐水的尼龍密封條，并全部更換。更換完畢后要仔細(xì)檢查測(cè)量，低的下面墊絕緣板，高的微微打磨一下，要保證高低差在0.5 mm范圍之內(nèi)。壓板的高低都在合格范圍之內(nèi)。導(dǎo)葉修理完成后，在回裝的時(shí)候要仔細(xì)小心，輕拿輕放，防止碰撞損壞密封條。回裝以后一般采用捆綁鋼絲繩的方法，首先，在相距2～3m的固定導(dǎo)葉的位置上固定兩個(gè)吊點(diǎn)，把兩個(gè)三噸的吊葫蘆掛在吊點(diǎn)上，然后用鋼絲繩把導(dǎo)葉繞三圈，鋼絲繩的兩端分別掛在兩個(gè)吊葫蘆上，兩個(gè)吊葫蘆同時(shí)拉，相反的方向慢慢收緊，并且用銅錘或墊木板的榔頭不斷的慢慢敲擊導(dǎo)葉，使導(dǎo)葉的受力均勻，慢慢關(guān)的方向、大小一致。在收緊鋼絲繩的過(guò)程中，要仔細(xì)觀察和測(cè)量，不要出現(xiàn)導(dǎo)葉或其它設(shè)備的損壞。第一輪的收緊后，測(cè)一下導(dǎo)葉的立面間隙，如果不合格，但導(dǎo)葉立面間隙比較均勻，那么就可以繼續(xù)進(jìn)行再一輪的敲擊和收緊，直到導(dǎo)葉立面間隙合格。但要注意鋼絲繩和吊葫蘆都不能超出它們的最大安全使用范圍。如果綁好以后經(jīng)測(cè)量多處間隙不合格時(shí)，可松開(kāi)鋼絲繩，重復(fù)上述過(guò)程，再次捆綁緊導(dǎo)葉，直到測(cè)量間隙合格。導(dǎo)葉立面間隙全部復(fù)測(cè)合格后方可回裝導(dǎo)葉的傳動(dòng)部分?；匮b完畢后，操作接力器，復(fù)測(cè)導(dǎo)葉間隙，如果發(fā)現(xiàn)有個(gè)別導(dǎo)葉的立面間隙有微小的變化，那么可以根據(jù)不合格的導(dǎo)葉周?chē)膶?shí)際間隙情況，通過(guò)調(diào)整拐臂上雙連臂螺桿的伸長(zhǎng)或縮短，有的是調(diào)整偏心銷(xiāo)的角度，將變大的間隙向周?chē)鷰讉€(gè)導(dǎo)葉依次均勻調(diào)整分配。直到全部合格為止。

3.3 導(dǎo)葉軸頸、軸套的檢修

在實(shí)際的水輪機(jī)運(yùn)行中，不管是水質(zhì)好的水電廠還是水質(zhì)比較差水電廠，由于負(fù)荷的不斷變化，導(dǎo)葉就不停的頻繁開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)，那么就使導(dǎo)葉的上下軸頸始終都有一定的磨損。水質(zhì)不好的水電廠磨損就大一些。這些局部的磨損，一定程度上增大了漏水的可能性。我們廠處理的方法是在每次大修時(shí)，仔細(xì)測(cè)量上下導(dǎo)葉的軸頸尺寸，查看上一輪大修的記錄，做對(duì)比，看磨損有多少，如果有不符合要求的導(dǎo)葉，就必須要處理。先按圖紙的原設(shè)計(jì)要求，先將銹蝕磨損部分全部用車(chē)床加工掉，然后熱套耐磨性良好的不銹鋼套，然后在保證上下同心的基礎(chǔ)上對(duì)軸頸套進(jìn)行精加工，要求軸頸的加工精度和尺寸應(yīng)符合圖紙的設(shè)計(jì)要求。這樣裝配的導(dǎo)葉軸套可以保證漏水量最小。軸頸密封圈的問(wèn)題也比較重要，如果密封圈損壞嚴(yán)重，不能滿(mǎn)足檢修周期的需要，就必須選用材質(zhì)良好的密封圈，我們廠止水密封圈采用U型，經(jīng)過(guò)實(shí)際觀察密封效果很好。

4 減少導(dǎo)葉漏水的新技術(shù)發(fā)展

以下介紹解決導(dǎo)葉漏水的新結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在有一些水電廠由于導(dǎo)葉漏水較大還沒(méi)有修復(fù)，特別是水頭高轉(zhuǎn)速也比較高的，同時(shí)，是多泥沙河流的水電廠停機(jī)后必須關(guān)閉蝸殼進(jìn)口前的蝶閥，增加許多工作量，如果蝶閥出現(xiàn)故障，就只能去關(guān)閉發(fā)電洞閘門(mén)。這樣就給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。新的技術(shù)是在活動(dòng)導(dǎo)葉和固定導(dǎo)葉之間安裝圓筒閥，當(dāng)機(jī)組停機(jī)時(shí)，圓筒閥整體落下，閥體的下端面緊壓著設(shè)在底環(huán)上的密封條，其上端緊壓著設(shè)在頂蓋上的密封條，從而達(dá)到截?cái)嗨鞯淖饔?。這樣導(dǎo)葉就沒(méi)有水漏出了。圓筒閥還有另外一個(gè)作用，在機(jī)組出事故飛逸時(shí)，可關(guān)閉事故閥。

5 結(jié)語(yǔ)

總之導(dǎo)葉的漏水較大后，給水電廠的安全穩(wěn)定的運(yùn)行帶來(lái)的危害也是很多的，一定要引起各方面的重視。在原有的基礎(chǔ)上不斷技改更新，使老機(jī)組又能安全穩(wěn)定的安全運(yùn)行，又能投入小的資金。這是很多水電廠亟待解決處理的問(wèn)題。我們廠主要采取在每年的大小修的過(guò)程中更換新的耐水、耐油彈性良好的尼龍橡膠密封條來(lái)減少漏水，經(jīng)過(guò)檢修處理后，都能滿(mǎn)足下一個(gè)檢修周期，既為安全運(yùn)行提供了保證，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。

[1]李小慧、談水輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)[J].電力建設(shè)2010（7）.

[2]王海龍.關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)的故障與維護(hù)分析[J]科學(xué)報(bào)告，2011（7）.

[3]鄧穩(wěn)北,張忠輝.水輪機(jī)性能改進(jìn)技術(shù)[J].水利電力科技,2012.