大山口水電廠水輪機導(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 庫爾勒 841000)

1 水輪機導(dǎo)葉漏水較大影響機組的安全運行

1.1 經(jīng)濟效益受到一定的影響

水輪機導(dǎo)水葉漏水較大的時候，水的利用率就會下降，發(fā)電量就會相應(yīng)的減少，就會對經(jīng)濟效益產(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。特別是電網(wǎng)限制水電廠帶負(fù)荷的情況下，機組的實際運行時間減少，停機時間就會增加，累計漏水量就會增大，水能的實際利用率就會降低，經(jīng)濟的損失就會越來越大。

1.2 自動停機時間較長或無法在規(guī)定的時間內(nèi)停機

由于導(dǎo)葉漏水較大的原因，使機組停機流程在規(guī)定的時間內(nèi)，難以下降到25%額定轉(zhuǎn)速以下，從而無法自動加閘走停機流程中斷。特別是轉(zhuǎn)速稍微高一些的機組，經(jīng)常會出現(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，機組就更加停機困難。電廠運行人員只好采取手動加閘停機。

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

機組停機以后，如果解除加閘或加閘系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么機組就會緩慢自轉(zhuǎn)，在這種情況下，如果運行人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，低轉(zhuǎn)速運行時間過長，容易造成瓦面潤滑破壞，這時冷卻水又沒有投入運行，那么瓦溫就會迅速升高，如果不能及時處理，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，有時也會發(fā)生其他設(shè)備的不正常。這樣就會給機組和運行人員都帶來很大的安全隱患。

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、立面間隙過大，漏水量就大。因為有間隙存在，就會產(chǎn)生間隙射流，水壓因為突然變化就會發(fā)生間隙氣蝕，長年累月的氣蝕很容易使固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉受損，特別是活動導(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)葉漏水過大，將會產(chǎn)生很大的噪聲

導(dǎo)葉漏水過大的時候，水的射流聲就比較大，當(dāng)廠運行人員巡視到水輪機室門口時，就會聽到很大的噪聲，對人員的身體有一定的影響。同時，噪聲對設(shè)備將產(chǎn)生一定的共振，也會對設(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。我廠圖紙設(shè)計標(biāo)注的上下總間隙是0.6～1 mm。但在檢修過程中實際測量的端面總間隙是0.8～1.3mm。

（2）捆綁導(dǎo)葉后的立面間隙，測定導(dǎo)葉立面間隙時，要求全關(guān)時應(yīng)嚴(yán)密無間隙，允許導(dǎo)葉體在1/4高度上有不大于0.05mm局部間隙。但在實際測量中，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)計和安裝的缺陷，導(dǎo)葉各軸頸處都會有一定的間隙。這些缺陷避免不了，只有安裝時采取嚴(yán)格的安裝工藝，保證在設(shè)計的要求范圍之內(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)計和材料的原因，當(dāng)蝸殼內(nèi)充滿水后，將會有一定的壓力。導(dǎo)葉和頂蓋的正面就會承受水的壓力，如果設(shè)計和材料的原因，導(dǎo)葉剛性強度不夠，將會不可避免的產(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，也會增加上下端面間隙，這些都會使導(dǎo)葉的漏水量增加，同時也對導(dǎo)葉本體有一定的影響。

2.3 機組在各類工況的運行過程中，由于震動的原因，調(diào)速器的控制零點會有漂移，這樣也會使導(dǎo)葉的立面間隙有變化

在機組停機后，由于調(diào)速器的零點漂移的變化，接力器的壓緊行程會逐漸發(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，將會導(dǎo)致導(dǎo)葉立面間隙增大，那么漏水量也會增大。經(jīng)過我們在實際工作中碰到的問題也表明，接力器壓緊行程調(diào)整好后，經(jīng)過一段時間的運行，也會逐漸發(fā)生變化。

3 我廠導(dǎo)葉漏水處理的具體實施方法

3.1 導(dǎo)葉端面間隙的檢查調(diào)整修理過程

導(dǎo)葉的端面間隙大小與水輪機的設(shè)計和水電廠工作水頭及導(dǎo)葉高度和轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)系。一般來說，為了防止運行中導(dǎo)葉由于水力的作用往上浮時被卡住，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)實際測量的結(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，我們一般放在機組大修的時候進行，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。拆除后先對氣蝕和磨損的地方進行修復(fù)。為了減少磨損和局部氣蝕，每兩個導(dǎo)葉接觸面的兩個立面應(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）。如果個別導(dǎo)葉立面存在局部有較大間隙時，可以采用在現(xiàn)場進行補焊，打磨高點后拋光，使其有一定的流線型，并使兩導(dǎo)葉之間接觸良好合適無縫隙。然后，是把導(dǎo)葉清掃干凈，密封槽內(nèi)無毛刺應(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吊點，把兩個三噸的吊葫蘆掛在吊點上，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吊葫蘆上，兩個吊葫蘆同時拉，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。在收緊鋼絲繩的過程中，要仔細(xì)觀察和測量，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)測量多處間隙不合格時，可松開鋼絲繩，重復(fù)上述過程，再次捆綁緊導(dǎo)葉，直到測量間隙合格。導(dǎo)葉立面間隙全部復(fù)測合格后方可回裝導(dǎo)葉的傳動部分。回裝完畢后，操作接力器，復(fù)測導(dǎo)葉間隙，如果發(fā)現(xiàn)有個別導(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)葉周圍的實際間隙情況，通過調(diào)整拐臂上雙連臂螺桿的伸長或縮短，有的是調(diào)整偏心銷的角度，將變大的間隙向周圍幾個導(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

在實際的水輪機運行中，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)葉就不停的頻繁開關(guān)運動，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，仔細(xì)測量上下導(dǎo)葉的軸頸尺寸，查看上一輪大修的記錄，做對比，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)計要求，先將銹蝕磨損部分全部用車床加工掉，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)上對軸頸套進行精加工，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。軸頸密封圈的問題也比較重要，如果密封圈損壞嚴(yán)重，不能滿足檢修周期的需要，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)過實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)。現(xiàn)在有一些水電廠由于導(dǎo)葉漏水較大還沒有修復(fù)，特別是水頭高轉(zhuǎn)速也比較高的，同時，是多泥沙河流的水電廠停機后必須關(guān)閉蝸殼進口前的蝶閥，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。這樣就給機組的安全運行帶來隱患。新的技術(shù)是在活動導(dǎo)葉和固定導(dǎo)葉之間安裝圓筒閥，當(dāng)機組停機時，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，從而達到截斷水流的作用。這樣導(dǎo)葉就沒有水漏出了。圓筒閥還有另外一個作用，在機組出事故飛逸時，可關(guān)閉事故閥。

5 結(jié)語

總之導(dǎo)葉的漏水較大后，給水電廠的安全穩(wěn)定的運行帶來的危害也是很多的，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，使老機組又能安全穩(wěn)定的安全運行，又能投入小的資金。這是很多水電廠亟待解決處理的問題。我們廠主要采取在每年的大小修的過程中更換新的耐水、耐油彈性良好的尼龍橡膠密封條來減少漏水，經(jīng)過檢修處理后，都能滿足下一個檢修周期，既為安全運行提供了保證，又提高了經(jīng)濟效益。

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

[2]王海龍.關(guān)于水輪發(fā)電機的故障與維護分析[J]科學(xué)報告，2011（7）.

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