青銅峽水電站轉(zhuǎn)輪葉片汽蝕補(bǔ)焊優(yōu)化方案

夏文

【摘 要】青銅峽水電站已運(yùn)行多年的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片及轉(zhuǎn)輪體上的葉片密封壓板處存在嚴(yán)重汽蝕現(xiàn)象，已影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)根據(jù)機(jī)組的缺陷狀況對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片及密封壓板處進(jìn)行局部抗汽蝕處理。

【關(guān)鍵詞】水電站;轉(zhuǎn)輪葉片;汽蝕;優(yōu)化方案;

序言

青銅峽水電站位于黃河中下游，寧夏青銅峽峽谷出口處，是一座以灌溉與發(fā)電為主，兼有防洪、防凌和工業(yè)用水等效益的綜合性水利樞紐工程。1968年第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1978年8月8臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，1993年又興建1臺(tái)機(jī)組，9臺(tái)機(jī)組總裝機(jī)容量為32.7萬(wàn)kW，年設(shè)計(jì)發(fā)電量13.5億kW·h。

1.抗汽蝕處理方案

根據(jù)青銅峽電站出現(xiàn)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片汽蝕情況，經(jīng)黃河電檢公司技術(shù)人員研究分析，機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，尤其轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)出水邊背面及葉片外緣受到的汽蝕最為嚴(yán)重，而葉片密封壓板螺孔也受到波及，這些部位的汽蝕多為魚(yú)鱗狀。葉片及密封壓板螺栓孔引起的汽蝕導(dǎo)致螺栓受力已不滿足設(shè)計(jì)要求，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了葉片的剛度及運(yùn)行穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)輪葉片的材質(zhì)抗汽蝕性能較差，又因現(xiàn)場(chǎng)多次對(duì)汽蝕部位的補(bǔ)焊處理效果不理想，無(wú)法解決轉(zhuǎn)輪體此處的汽蝕問(wèn)題。為了加強(qiáng)轉(zhuǎn)輪體葉片及密封壓板處的抗汽蝕性能，修復(fù)葉片外形及密封壓板螺栓預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證葉片的剛度、線型、穩(wěn)定性，減小現(xiàn)場(chǎng)的檢修工作量提高檢修效率，青銅峽水電站檢修公司對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片線型修復(fù)補(bǔ)焊方法進(jìn)行改進(jìn)，在不改變?nèi)~片密封結(jié)構(gòu)的情況下，將轉(zhuǎn)輪葉片密封受汽蝕部位的材質(zhì)更換為不銹鋼。不銹鋼套環(huán)采用過(guò)盈配合保證其裝配的可靠性，不僅增強(qiáng)了轉(zhuǎn)輪葉片整體的抗汽蝕性能，而且局部改造操作簡(jiǎn)單，工期短，能夠滿足目前機(jī)組的抗汽蝕需求。

2.技術(shù)要求

2.1葉片背面施焊前，用雙面膠將石棉板粘貼在葉片背面汽蝕區(qū)域及葉片外緣汽蝕區(qū)域周圍，葉片正面鋪設(shè)石棉布進(jìn)行防護(hù)，做好非焊接區(qū)域涂層的保護(hù)措施，防止葉片涂層的人為損傷;

2.2在葉片背面施焊過(guò)程中，使用膠皮包扎葉片法蘭面并使用石棉布進(jìn)行防護(hù)，防止焊液飛濺至葉片法蘭面造成損傷;

2.3在葉片背面施焊過(guò)程中，采用小電流、分段跳焊的方法進(jìn)行焊接，防止葉片涂層的損壞;

2.4葉片背面修復(fù)后應(yīng)保證表面光滑，無(wú)凹凸現(xiàn)象，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2要求，平整度用300mm長(zhǎng)鋼板尺檢查，局部不接觸點(diǎn)最大間隙不大于1.5mm;

2.5施焊過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，合理控制施焊厚度，避免或盡量減少打磨后環(huán)面出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷。

3.技術(shù)措施

3.1檢修工作開(kāi)始前，先要對(duì)工作人員進(jìn)行技術(shù)交底，學(xué)習(xí)施工方案，使工作人員了解施工工藝。

3.2每天焊接作業(yè)前，提前對(duì)施工的焊條進(jìn)行加溫烘干后方可進(jìn)行焊接作業(yè)，電焊條烘干溫度控制在250～300℃之間，保溫時(shí)間為兩小時(shí);

3.3為減少焊接變形禁止使用大電流，要求焊接電壓為15V，焊接電流嚴(yán)格控制在120～150A左右，防止葉片局部產(chǎn)生過(guò)熱、造成涂層脫落。

3.4在整個(gè)工作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行檢修工藝要求，焊接時(shí)設(shè)專人對(duì)施焊的葉片進(jìn)行檢測(cè)，控制葉片補(bǔ)焊部位正面溫度不超過(guò)150攝氏度，局部區(qū)域最高溫度不超過(guò)200℃，防止葉片發(fā)生因焊接部位過(guò)熱而造成涂層損傷的現(xiàn)象。

3.5電焊機(jī)接地線要嚴(yán)格按要求執(zhí)行，地線不允許掛在葉片法蘭面或有噴涂的地方，應(yīng)在涂層脫落的地方進(jìn)行連接，地線必須連接牢固，防止發(fā)生打火現(xiàn)象。

4.葉片補(bǔ)焊修復(fù)打磨實(shí)施

對(duì)葉片背面、外緣汽蝕情況檢查、作詳細(xì)檢查記錄并做好現(xiàn)有涂層防護(hù);對(duì)葉片背面汽蝕區(qū)域補(bǔ)焊、修磨;對(duì)葉片外緣汽蝕區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)焊、修磨、找型。在轉(zhuǎn)輪葉片修復(fù)前應(yīng)先測(cè)量葉片外緣與中環(huán)的間隙并做好記錄，根據(jù)每一個(gè)葉片的實(shí)際汽蝕磨損情況，進(jìn)行補(bǔ)焊、修復(fù);根據(jù)實(shí)際情況將轉(zhuǎn)輪葉片放置在便于補(bǔ)焊、打磨的合適場(chǎng)地;補(bǔ)焊工作開(kāi)工前，按照要求嚴(yán)格做好葉片法蘭面的防護(hù)工作，防止碰傷或焊滴飛濺至法蘭面造成損傷;補(bǔ)焊工作開(kāi)工前，用雙面膠將石棉板粘貼在葉片背面汽蝕區(qū)域及葉片外緣汽蝕區(qū)域周圍，葉片正面鋪設(shè)石棉布進(jìn)行防護(hù)，以防止焊滴飛濺，破壞涂層;每天焊接作業(yè)前，提前對(duì)施工的焊條進(jìn)行加溫烘干后方可進(jìn)行焊接作業(yè)，電焊條烘干溫度控制在250～300℃之間，保溫時(shí)間為兩小時(shí);焊接過(guò)程中，手工電弧焊使用Ni4 Φ3.2焊條，焊接電壓15V，焊接電流嚴(yán)格控制在120～150A左右，邊測(cè)溫，邊進(jìn)行補(bǔ)焊;施焊過(guò)程中，嚴(yán)格控制葉片補(bǔ)焊部位正面溫度不超過(guò)150攝氏度，局部區(qū)域最高溫度不超過(guò)200℃。焊接時(shí)，設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)人員離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)不得進(jìn)行焊接作業(yè)，確保焊接工藝和控制焊接溫度在規(guī)定范圍內(nèi);葉片外緣修補(bǔ)時(shí)應(yīng)注意，以原有涂層為基準(zhǔn)，補(bǔ)焊、打磨后的處理面不能高于原涂層基準(zhǔn)面;若涂層已脫落，以葉片外緣現(xiàn)有最高點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)焊、打磨，保證補(bǔ)焊、打磨完的基礎(chǔ)面不高于原有最高點(diǎn)基礎(chǔ)面，確保葉片外緣尺寸與轉(zhuǎn)輪室間隙在要求范圍內(nèi);葉片外緣補(bǔ)焊修復(fù)完畢后，葉片外緣補(bǔ)焊、打磨后無(wú)明顯的焊接缺陷，表面粗糙度達(dá)到 Ra3.2要求; 葉片背面打磨使用砂輪機(jī)進(jìn)行手工鏟磨，先粗磨找平，進(jìn)行焊接缺陷的處理，之后再次進(jìn)行鏟磨，然后使用拋光片進(jìn)行拋光處理，在鏟磨的過(guò)程中利用葉片外緣線型模型不斷對(duì)其線型進(jìn)行校正，直至葉片線型符合要求，修復(fù)后保證葉片背面光滑，無(wú)明顯的焊接缺陷，無(wú)明顯凹凸現(xiàn)象，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2要求，平整度用300mm長(zhǎng)鋼板尺檢查，局部不接觸點(diǎn)最大間隙不大于1.5mm。

5.葉片壓板密封抗汽蝕處理

在機(jī)組檢修時(shí)，將轉(zhuǎn)輪解體并清理;測(cè)量原轉(zhuǎn)輪體葉片密封處的相關(guān)數(shù)據(jù);轉(zhuǎn)輪體葉片進(jìn)出水邊凸肩處間隙氣蝕清理、補(bǔ)焊、打磨;轉(zhuǎn)輪體外協(xié)找正并加工，記錄最終加工數(shù)據(jù);根據(jù)實(shí)測(cè)加工數(shù)據(jù)，配加工不銹鋼套環(huán);凍裝不銹鋼套環(huán)，并焊接;精鏜不銹鋼套環(huán)內(nèi)徑尺寸，保證葉片密封的可靠性。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)青銅峽轉(zhuǎn)輪葉片及葉片密封壓板局部汽蝕的優(yōu)化處理，不僅大大提高了轉(zhuǎn)輪葉片的剛度、運(yùn)行穩(wěn)定性，而且大大增加了轉(zhuǎn)輪葉片的檢修周期，從根本上提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省的生產(chǎn)成本，確保了企業(yè)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳利國(guó). 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪磨蝕分析[D].南昌工程學(xué)院，2017.

[2]林美香.山美電站3～#水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪汽蝕原因分析及改造[J].水利科技，2016（02）：47-48+64.

（作者單位：國(guó)家電投黃河電力檢修工程有限公司）