水轮机因具有转化率高, 运行成本低而在水能的利用中, 充当了不可代替的角色。但在运转中, 容易受到泥沙的磨损和气蚀破坏而产生疲劳现象, 发生裂缝、工作零部件表面金属大量流失和在局部有穿孔等现象, 从而降低了水轮机的运行效率。因此及时对水轮机进行检修显得格外重要。本文对八盘峡水电站1#水轮发电机组的检修过程以及在检修过程中的注意点做了简单介绍, 以期为水轮机的检修提供一点实际经验。
八盘峡水电站是黄河干流上的一座低水头、河床式径流电站, 位于甘肃省兰州市西固区, 距兰州市中心52公里。全站共装有5台单机容量为36MW的轴流转浆式水轮发电机组, 其中一单元1#、2#机组由哈尔滨电机厂制造, 二单元的3#、4#、5#机组由瑞典KMW公司制造;电站于1969年10月正式开工, 1975年8月1日第一台机组并网发电, 1980年2月24日5台机组全部投入运行。在1997年左岸泄洪闸一孔口扩建安装了6#机组, 容量40MW, 由天津阿尔斯通水电公司生产, 现全站总装机容量为22万k W, 其中1#水轮发电机组, 转轮型号为Z Z 5 6 0-L H-5 5 0, 由浙江富春江机械厂设计、制造。由于水质较差, 泥沙含量高, 水下过流部件腐蚀非常严重, 暴露出许多问题。于2007年12月25日至2008年3月18日, 历时85天, 对1#水轮发电机组进行了扩大性维修。
1 检修内容
1.1 暴露出来的问题及原因分析
1#水轮发电机组在检修前暴露出的问题主要包括以下几个方面。
(1) 叶片联结螺栓气蚀严重。原因可能是由于转轮叶片螺栓护板有裂纹或穿孔, 造成了叶片联结螺栓发生了气蚀; (2) 尾水出现油花。其原因只能是转轮机出现了外泄。可能是转轮体排油嘴漏油, 也可能是叶片漏油或者转轮体上下端盖漏油; (3) 桨叶存在不同程度的裂纹和气蚀。桨叶出现裂纹的具体原因, 须在拆下叶片的情况下才可以具体的判断、处理。
1.2 检修内容计划
鉴于1#水轮发电机组问题的严重性, 决定对其进行一次包括分解转轮叶片的扩大性检查维修。具体包括: (1) 转轮体密封压板、堵头、油口的完好性检查及处理; (2) 转轮叶片的密封装置的检查、更换及处理; (3) 叶片联结螺栓检查更换; (4) 转轮叶片气蚀、裂纹检查处理; (5) 转轮室气蚀检查处理; (6) 转轮静平衡试验。
1.3 检修的结果及处理方案
通过检修, 发现1#水轮机存在以下缺陷:叶片联结螺栓气蚀严重;转轮体排油嘴存在不同程度的渗漏;叶片气蚀严重、有裂纹;转轮室气蚀严重等。
对上面提到的各种缺陷, 我们采取了如下的处理方式。
(1) 叶片联结螺栓气蚀。联系厂家购买, 将叶片螺栓全部更换后, 将护板进行封焊, 焊缝检查无裂纹、沙眼。 (2) 排油嘴裂纹。排油嘴的裂纹深度较浅, 采取了研磨的方式, 对其进行处理, 对水轮机组运转的影响可以忽略。 (3) 叶片气蚀。通过称重、测量找出需要处理的区域, 用电弧气刨对叶片的气蚀部位进行处理, 其深度一般达到95%以上的面积露出基体金属后, 进行补焊并打磨。在对叶片气蚀部位施焊时, 要注意几个原则: (1) 焊接时, 先将沟槽、深坑填平后再大面积盖面; (2) 应从中央位置向四周施焊; (3) 应先焊桨叶背面, 再焊桨叶正面。 (4) 叶片裂纹。应先在裂纹的两端分别钻上止延孔, 防止在处理过程中裂纹继续延伸, 止延孔的孔径为5mm~8mm的范围内选择, 对30mm以内的裂纹, 开V形坡口。对叶片裂纹的施焊, 要求焊接平整、光滑、无夹杂、无气孔, 焊缝要高出圆形表面1mm~2mm, 最后用砂轮机磨平、磨光。 (5) 转轮室气蚀。对转轮室的气蚀部位进行补焊打磨, 使补焊区域同未磨损的区域连成整体的光滑表面。 (6) 按照规程对金属密封环及叶片法兰进行了修刮, 并做煤油渗漏实验, 结果全面符合要求。 (7) 更换水轮机叶片的“λ”密封圈, 修复叶片密封压板。
2 叶片动作实验
通过称重、测量记录直到在进行补焊时, 重量的变化在0.002%范围内, 所以在进行检验实验时, 仅仅进行叶片的动作实验。检验的过程。
2.1 实验目的
检验Z腔、下端盖、进入孔盖的密封效果。
2.2 实验预期效果
在进行叶片密封试验时, 应保持空腔 (Z腔) 油压为0.5MPa, 同时用压力油操作叶片使之能在全开到全关范围内以每小时3次的转动速度转动。在环境温度不低于12℃的情况下, 24小时内每个叶片密封漏油量不得超过0.10L, 除叶片密封外其他固定或联接部分不许出现漏油和渗油现象。
2.3 试验准备
(1) 将转轮打压盖有可能渗漏油的结合面预先进行密封处理。转轮打压盖与转轮端面的接触面应光洁, 以保证密封能平均压严。 (2) 制作转轮活塞闷盖, 隔离封堵活塞上腔 (P腔) 与下腔 (Q腔) 及空间腔 (Z腔) 。闷盖中间采用平面密封, 以确保密封正常无渗漏。 (3) 备好1台压油泵, 1个容积为1m3以上的油槽, 3根10m长的高压油管 (接高压油阀、油泵、油槽用) 。
2.4 试验步骤
(1) 转轮检修完毕并固定, 装上活塞端盖、试验用转轮打压盖。对活塞上腔 (P腔) 和下腔 (Q腔) 及空间腔 (Z腔) 充油。 (2) 空间腔 (Z腔) 接油泵并加压至0.5MPa, 关闭阀门, 保持压力16h, 并用压力油操作叶片使之转动 (从全开到全关) , 转动次数以3次/h为宜。在周围温度不低于12℃的情况下2 4 h内每个叶片密封漏油量不得超过01 2L, 除叶片密封外其他固定或联接部分不许有漏油和渗油现象为合格。试验结果应符合规程要求。
2.5 实验结果
在密封24小时后, Z腔、下端盖和进入孔盖的密封效果都符合规程的要求, 其中Z腔漏油0.06L;下端盖仅出现渗油现象;进入孔盖漏油0.01L。
3 建议
在进行扩大检修中, 除了对常规性, 容易出错的部位进行检测外, 还应该根据实际情况作具体分析, 例如: (1) 当转轮气蚀现象不严重, 补焊引起的转轮重量增加不明显 (如不超过总重量的0.02%) , 而且原转轮静平衡状况良好, 则可以不进行静平衡试验。但若补焊增重较大 (如超过总重量的0.5%以上) , 最好进行静平衡试验。 (2) 如果检修中发现某些部件有缺陷或损坏特别严重时, 应重点分析造成的原因, 并进行处理和改进。
摘要：八盘峡水电站位于多泥沙的黄河上游, 机组运行过程中水轮机过流部件容易受到泥沙的磨损和气蚀破坏而产生疲劳现象, 发生裂缝、工作零部件表面金属大量流失和在局部有穿孔等现象, 从而降低了水轮机的运行效率。本文以八盘峡水电站1#水轮发电机组的检修为例, 介绍了检修的内容及在检修过程中的注意点, 以期为水轮机的检修提供一点实际经验。
关键词：八盘峡,水轮机,检修
参考文献
[1] 何清华, 黄志雄, 吴万荣, 等.水轮机转轮检修装备的研究现状及发展趋势[J].大电机技术, 2003, 2:35～39.
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