關于小水電設備缺陷處理的探討

【摘要】對于水電站發電設備缺陷，尤其是不能擴大檢修范圍或無法短時間內返廠修復的缺陷，在做好技術保證措施時，進行現場消除是可行的，可以減少費用支出。尤其是汛期，正是水電大發、搶發電量的大好時機，可增加電站經濟收益。

【關鍵詞】水電機組；缺陷處理；減少費用；增加收益

引言

國家頒布的小水電檢修規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，轉輪要求在五年內無重大缺陷。本文緊緊圍繞黃土灣水電站#3發電機組水輪機轉輪在不拆除的情況下，合理論證，進行轉輪葉片穿透性裂縫及汽蝕點消除的方案探討。

1、電站總體概況

黃土灣水電站是疏勒河梯級開發中的第三座水電站，位于酒泉市肅北蒙古族自治縣魚兒紅鄉境內，是一座中壩引水式無調節水電站。電站總庫容603萬m3，正常蓄水位2189.00m，排沙水位2177.00m，電站為無調節徑流式小型水電站。電站主要任務是發電，總裝機容量21MW，多年平均年發電量為9345萬kW·h，年利用小時數4450 h，額定引用流量52.0m3/s。河床式廠房內安裝2臺HLD267-LJ-175型立軸混流式水輪發電機組和1臺HLD267-LJ-122型立軸混流式水輪發電機組。

2、設備參數：

3號水輪發電機組機為立軸混流式水輪機，金屬渦殼，轉輪直徑D1=1220mm。轉輪由13葉片和上冠、下環（材料均為ZG0Cr16Ni5Mo）鑄焊而成，轉輪和主軸采用法蘭聯接，轉輪上冠和下環外緣設有迷宮式止漏環。

型號：HLN255-LJ-122

最高水頭：54.91m

設計水頭：48.50m

最低水頭：40.90m

額定轉速：428.8（r/min）

飛逸轉速：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、缺陷發現檢查過程：

按照計劃安排，對3號水輪發電機組進行C級檢修工作。在對水輪機轉輪進行檢查時，經VT目測檢查發現轉輪1號葉片有長度為13cm的穿透性裂縫及各葉片及出口末端有不同程度的汽蝕。經專業人員，再次對3號機轉輪其它葉片進行煤油滲透顯影檢查（因條件所限），發現先前有裂縫葉片設為1號，逆時針數第10號葉片與1號葉片相同位置背面有30mm單面裂紋，因現場采用煤油滲透檢測方法不能更深入細致準確，需進行進一步的檢查，才能得到更準確的數據結果。后經專業人員的進一步的PT滲透檢查，又發現4號葉片有70mm的裂縫及確認10號葉片有單面30mm裂紋。

處理方案的確定

針對發現的缺陷，必需進行處理，但存在如下問題：

轉輪及葉片的材質為：ZG0Cr16Ni5Mo，這種材料屬于馬氏體不銹鋼，該鋼種的特點為強度較高，抗磨損，焊接時容易產生冷裂紋。常規的焊接工藝為焊前預熱、焊接過程中控制層間溫度、焊后進行消除應力熱處理。

如不將葉輪拆卸，補焊、打磨工作困難，且C級檢修完成此項工作困難較大，處理缺陷需挖補、雙面焊、熱處理。如要做靜平衡實驗，電站不具備條件。

因汛期即將到來，如拆除轉輪返廠處理，將擴大機組的檢修范圍，對電站完成全年的發電任務有較大的影響，同時也造成了機組檢修費用的大幅度增加。根據這一現狀，并參考相關的技術標準及按考同類缺陷的處理經驗，經認真分析，認為在不擴大檢修范圍、不拆卸轉輪的情況下，進行現場消除轉輪葉片缺陷，是保證汛期搶發電量的可行方案，最終確定于現場進行轉輪葉片的缺陷消缺工作。

4、針對黃土灣水電站3號發電機組水輪機轉輪出現的缺陷，制定現場處理方案如下：

⑴對轉輪葉片裂縫頂端處，打孔止裂，防止處理過程中，裂縫進一步延伸。

⑵因每片葉片出水末端都有局部汽蝕現象，轉輪的平衡已缺失，需對其進行挖補、堆焊處理。

⑶用碳弧刨將裂縫處刨開。

⑷用角磨機、直磨機進行焊口清理、打磨，并保證坡口清理干凈。

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

⑹焊后打磨，打磨處需平整光滑，要求不得高出或欠缺，以求質量基本平衡。

5、轉輪葉片缺陷的處理過程中，應注意以下幾點：

⑴使用碳弧刨開坡口前，應在裂縫端部，用鉆頭打一個止裂孔，防止裂縫進一步開裂造成缺陷擴大；

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，加熱到被加熱部位暗紅色；

⑷焊接時，要多次加熱，分次施焊。

⑸焊后焊口打磨，邊打磨邊檢查，發現存在焊接質量時，將存在缺陷的焊接部位用打磨機挖出，繼續施焊，直到用VT（目測）檢查再無表面焊接缺陷后，采用PT（滲透探傷），確認焊口焊口周邊再無缺陷；

⑹焊后的應力處理，是一個重要環節，因缺陷處理位置及環境的影響，采用局部加熱，但保溫措施無法實施。所以，采用錘擊法，對焊口周邊進行輕輕敲打，以便使部分焊接時產生的集中應力得到釋放，以避免焊口開裂；

⑺如果現場有條件的話，應做UT（超聲波）探傷檢查，以進一步確認處理后，有無深層次缺陷。

黃土灣水電站3號機組水輪機轉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，結合現場的實際情況，采取有效措施，經過努力工作，完成了對1號葉片130mm穿透性裂縫、4號葉片70mm穿透性裂縫、10號葉片30mm單面裂紋及各葉片表面汽蝕處理的工作。處理后經質檢局專業人員PT（滲透）檢查，確認再無其它表面缺陷。

6、結束語

通過此次水輪機轉輪葉片缺陷的處理工作，這也要求設備管理人員，要不斷地學習，不斷提高業務技術水平，這樣才能有效的對設備出現的缺陷及可能出現的設備缺陷，進行正確的分析及處理，才能保證設備的正常，確保機組安全穩定經濟運行。

參考文獻：

[]1DL/T838-2003 發電企業設備檢修導則

[2]DL/T1066-2007 水電站設備管理導則

[3]DL_T 753-2001 汽輪機鑄鋼件補焊技術導則