大山口水電廠水輪機導葉漏水原因分析及處理

周金明，張慶忠，王建忠，趙文江

（新疆新能發展公司檢修一工區，新疆 庫爾勒 841000)

1 水輪機導葉漏水較大影響機組的安全運行

1.1 經濟效益受到一定的影響

水輪機導水葉漏水較大的時候，水的利用率就會下降，發電量就會相應的減少，就會對經濟效益產生一定的影響，然而這種情況經常被忽視，導致了水力資源的浪費。特別是電網限制水電廠帶負荷的情況下，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定的時間內停機

由于導葉漏水較大的原因，使機組停機流程在規定的時間內，難以下降到25%額定轉速以下，從而無法自動加閘走停機流程中斷。特別是轉速稍微高一些的機組，經常會出現這種現象。我廠采用氟塑推力瓦，其摩擦系數僅為巴氏合金瓦的l/5～1/4，摩擦系數小，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，不及時處理可能導致燒瓦

機組停機以后，如果解除加閘或加閘系統出現故障，那么機組就會緩慢自轉，在這種情況下，如果運行人員沒有及時發現，低轉速運行時間過長，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，其后果就是容易發生推力瓦或者上導瓦、下導瓦的磨損、燒瓦及相關附件的損壞，有時也會發生其他設備的不正常。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將不可避免的發生間隙氣蝕

導葉端面、立面間隙過大，漏水量就大。因為有間隙存在，就會產生間隙射流，水壓因為突然變化就會發生間隙氣蝕，長年累月的氣蝕很容易使固定導葉、活動導葉受損，特別是活動導葉的出水邊，也容易發生氣蝕，其表面就易出現大量的密集性蜂窩狀氣蝕，其結果又促使漏水量加大。

1.5 導葉漏水過大，將會產生很大的噪聲

導葉漏水過大的時候，水的射流聲就比較大，當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，噪聲對設備將產生一定的共振，也會對設備有一定的影響。

2 導水葉漏水偏大的具體成因分析

2.1 導葉關閉后，實際上存在以下3種間隙漏水

（1）導葉上下端面與頂蓋底環之間的端面間隙。我廠圖紙設計標注的上下總間隙是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）捆綁導葉后的立面間隙，測定導葉立面間隙時，要求全關時應嚴密無間隙，允許導葉體在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）導葉各軸頸處的間隙。由于設計和安裝的缺陷，導葉各軸頸處都會有一定的間隙。這些缺陷避免不了，只有安裝時采取嚴格的安裝工藝，保證在設計的要求范圍之內。

2.2 導葉和頂蓋在單側水壓作用下將產生間隙

在一般情況下，由于設計和材料的原因，當蝸殼內充滿水后，將會有一定的壓力。導葉和頂蓋的正面就會承受水的壓力，如果設計和材料的原因，導葉剛性強度不夠，將會不可避免的產生微量的彈性變形，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，這些都會使導葉的漏水量增加，同時也對導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，調速器的控制零點會有漂移，這樣也會使導葉的立面間隙有變化

在機組停機后，由于調速器的零點漂移的變化，接力器的壓緊行程會逐漸發生變化，壓緊行程以前調的越多，變化就越大。導葉在正面水壓力的情況下，將會導致導葉立面間隙增大，那么漏水量也會增大。經過我們在實際工作中碰到的問題也表明，接力器壓緊行程調整好后，經過一段時間的運行，也會逐漸發生變化。

3 我廠導葉漏水處理的具體實施方法

3.1 導葉端面間隙的檢查調整修理過程

導葉的端面間隙大小與水輪機的設計和水電廠工作水頭及導葉高度和轉輪直徑有關系。一般來說，為了防止運行中導葉由于水力的作用往上浮時被卡住，必須調整導葉上、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%。如果導葉端面總間隙普遍偏大，可根據實際測量的結果在底環下加相應的墊子調整處理；使上下總間隙控制在圖紙的設計范圍之內。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整處理；使調整的上下端面間隙符合要求。

3.2 導葉立面間隙檢查調整處理

導葉立面的調整和處理，我們一般放在機組大修的時候進行，首先，是仔細檢查導葉，在拆除之前做好記錄，有氣蝕和磨損的地方做好標記，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。為了減少磨損和局部氣蝕，每兩個導葉接觸面的兩個立面應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）。如果個別導葉立面存在局部有較大間隙時，可以采用在現場進行補焊，打磨高點后拋光，使其有一定的流線型，并使兩導葉之間接觸良好合適無縫隙。然后，是把導葉清掃干凈，密封槽內無毛刺應光滑，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。壓板的高低都在合格范圍之內。導葉修理完成后，在回裝的時候要仔細小心，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葉，使導葉的受力均勻，慢慢關的方向、大小一致。在收緊鋼絲繩的過程中，要仔細觀察和測量，不要出現導葉或其它設備的損壞。第一輪的收緊后，測一下導葉的立面間隙，如果不合格，但導葉立面間隙比較均勻，那么就可以繼續進行再一輪的敲擊和收緊，直到導葉立面間隙合格。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。如果綁好以后經測量多處間隙不合格時，可松開鋼絲繩，重復上述過程，再次捆綁緊導葉，直到測量間隙合格。導葉立面間隙全部復測合格后方可回裝導葉的傳動部分。回裝完畢后，操作接力器，復測導葉間隙，如果發現有個別導葉的立面間隙有微小的變化，那么可以根據不合格的導葉周圍的實際間隙情況，通過調整拐臂上雙連臂螺桿的伸長或縮短，有的是調整偏心銷的角度，將變大的間隙向周圍幾個導葉依次均勻調整分配。直到全部合格為止。

3.3 導葉軸頸、軸套的檢修

在實際的水輪機運行中，不管是水質好的水電廠還是水質比較差水電廠，由于負荷的不斷變化，導葉就不停的頻繁開關運動，那么就使導葉的上下軸頸始終都有一定的磨損。水質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，仔細測量上下導葉的軸頸尺寸，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葉，就必須要處理。先按圖紙的原設計要求，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上對軸頸套進行精加工，要求軸頸的加工精度和尺寸應符合圖紙的設計要求。這樣裝配的導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，如果密封圈損壞嚴重，不能滿足檢修周期的需要，就必須選用材質良好的密封圈，我們廠止水密封圈采用U型，經過實際觀察密封效果很好。

4 減少導葉漏水的新技術發展

以下介紹解決導葉漏水的新結構。現在有一些水電廠由于導葉漏水較大還沒有修復，特別是水頭高轉速也比較高的，同時，是多泥沙河流的水電廠停機后必須關閉蝸殼進口前的蝶閥，增加許多工作量，如果蝶閥出現故障，就只能去關閉發電洞閘門。這樣就給機組的安全運行帶來隱患。新的技術是在活動導葉和固定導葉之間安裝圓筒閥，當機組停機時，圓筒閥整體落下，閥體的下端面緊壓著設在底環上的密封條，其上端緊壓著設在頂蓋上的密封條，從而達到截斷水流的作用。這樣導葉就沒有水漏出了。圓筒閥還有另外一個作用，在機組出事故飛逸時，可關閉事故閥。

5 結語

總之導葉的漏水較大后，給水電廠的安全穩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。在原有的基礎上不斷技改更新，使老機組又能安全穩定的安全運行，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，又提高了經濟效益。

[1]李小慧、談水輪發電機的維護與保養[J].電力建設2010（7）.

[2]王海龍.關于水輪發電機的故障與維護分析[J]科學報告，2011（7）.

[3]鄧穩北,張忠輝.水輪機性能改進技術[J].水利電力科技,2012.