沙坪電站1#機組導葉套筒漏水淺議

李仕坤

摘 要：沙坪電站位于四川雅安周公河流域，2×28MW，混流式機組，自2011年投產以來，導葉套筒均存在漏水現象，漏水量逐年增大，嚴重影響機組安全運行。在2014年的檢修中，通過更換中軸套以及更換止推環的密封圈方法，將導葉上端面間隙調整到設計值的下限（重新分配），同時更換主軸密封并將漏水調至最佳，檢查自流排水系統。均未能減少水車室積水嚴重問題，經分析，導葉套筒漏水是導致水車室積水嚴重的主因。本文著重討論1#機組導葉套筒漏水原因并尋找治理方案。

關鍵詞： 導葉套筒 鋼背復合瓦 浮動止推壓板

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0056-02

1 現狀

沙坪電站自2011年1#機組投產后，水車室內積水嚴重，頂蓋排水泵已不能滿足排水需要，漏水逐年增大，至2015年，1#機組2臺固定排水泵運行（利用原水導軸承進、排油管路，水導軸承進排油采用人工模式），同時安裝臨時潛水泵排水，最多時投入5臺潛水泵（4用1備）從水車室門口排水，機組存在很大的安全隱患，并且現場文明不能保證。

2 分析原因

為徹底解決水車室積水嚴重問題，我們從漏水量大和排水不暢兩個方面考慮，通過多次觀察、對比圖紙，我們認為存在以下可能原因。

（1）導葉套筒漏水。

（2）自流排水孔有可能存在排水不暢問題。

（3）主軸密封漏水。

觀察發現，主軸密封存在漏水現象，但通過機組小修機會，更換主軸密封，漏水已很小，滿足設計安裝要求。導葉套筒也有漏水現象，在進口蝶閥關閉狀態，共24只導葉套筒就有7只存在大小不一的漏水，進口蝶閥開啟后漏水更大。從圖紙上發現，機組設計有自流排水孔，因為該機組沒有進行大修，自流排水孔是否暢通未進行驗證，自流排水孔有可能存在堵塞現象。導葉中軸套采用鋼背復合瓦，有可能存在磨損現象，但因設計原因，在小修期間無法更換。若更換該鋼背復合瓦，必須吊起頂蓋，拆除導葉止推壓板方可。

咨詢廠家意見，利用機組檢修機會，更換鋼背復合瓦、更換主軸密封、疏通自流排水孔。

在2015年1#機組B修中，對自流排水孔疏通，更換導葉套筒中軸套，更換主軸密封。

在該次檢修中，解決了主軸密封漏水的問題，驗證了自流排水孔是暢通的，但是自流排水孔的前端攔污孔板單孔直徑太小（單孔直徑只有6mm），易堵塞，進行了改進，改為格柵式，間距為10mm。但導葉套筒漏水依然存在，調整了導葉上端間隙（在設計范圍內盡可能的減小上端間隙）后漏水有所緩解，隨著機組運行時間持續，漏水又在增加。現在利用2臺固定潛水泵排水，但導葉套筒周圍水位較高，2臺潛水泵勉強維持水位運行。

3 方案的提出

我們認為，導致頂蓋積水嚴重的主要原因是導葉套筒漏水量太大引起的，更換鋼背復合瓦后，仍然未解決問題。對照圖紙，我們認為原因不在鋼背復合瓦本身。在上次的檢修中，我們發現導葉上端的止推環板（在中軸套的鋼背復合瓦下端）與導葉軸頸之間無密封，壓力水順著導葉軸頸向上爬，鋼背復合瓦本身不能起密封作用（只起潤滑和導向作用），見圖1。

為防止止推環板處的漏水，我們對比了兩種方案。

方案1：將原導葉中軸套處的O型密封圈和止推壓板換成浮動止推壓板，并在止推壓板內、外各設1道O型密封圈（見圖2），以阻止導葉軸頸漏水滲出。

方案2：將原導葉中軸套處的O型密封圈和止推壓板換成軸用YX密封圈（見圖3），以阻止導葉軸頸漏水滲出。

上述兩方案均能有效減少導葉中軸頸處漏水滲出。對比如下。

（1）由于沙坪電站設計水頭較低，額定水頭53.2m。方案2可能因實際運行水頭較低，YX圈可能無法全部打開，影響密封效果。

（2）頂蓋現有密封槽不滿足YX密封圈裝配要求，需重新開模具生產，會增加模具費用，并且頂蓋不能在現場加工，需返廠處理，需增加運輸及加工費用。

（3）方案1雖重新生產止推環，密封效果最好，加工好后現場安裝，改造成本最低。

綜上所述，我們采取方案1（見圖2）對導葉中軸頸密封進行改造。止推環板采用錫青銅材質，O型密封圈根據導葉軸頸尺寸選取￠38×4.5。

4 改進過程

在2016年度機組檢修過程中，利用1#機組“C+T”檢修機會，在水車室內，將頂蓋吊起，下方用專用支架支撐，取出止推環板。更換新加工的浮動止推環，安裝好內外O型密封圈。控制好導葉上部與止推環板的間隙（間隙值取導葉上端間隙的一半，即0.15～0.20mm）。

5 改造后效果評價

自2016年8月15日運行至今，已運行3個月，導葉套筒漏水得到了根治，主軸密封的少量漏水（該漏水是密封水，是為了保證主軸密封的正常工作）已完全通過自流排水孔流出。臨時安裝的潛水泵已全部取消。情況良好，目前初步認為改造成功。

6 分析

（1）通過3個月的運行觀察，導葉靈活無卡澀、未見套筒漏水，改造是成功的。

（2）原廠家止推環板存在設計上的考慮不周，單純地認為可以通過控制導葉上部與止推環板的間隙達到密封壓力水的目的。圖紙要求：導葉上部與止推環板的間隙是該導葉上端間隙的一半，導葉上端間隙0.30～0.60mm之間。而實際上每個導葉的上端間隙是不一樣的，并且每次檢修上下端面間隙有可能存在分配上的偏差。從實際檢修過程中來說，止推環板與導葉上端間隙是不可控的（在小修過程中是不可調的）。

（3）隨著運行時間的增加，該止推環板與導葉上端之間的間隙因為磨損、沖刷等原因，導致該間隙變大，所以表現出來的就是隨著運行時間的延長，漏水量會增大。改進后就完全避免了該現象的出現，因為這樣改造實際上就改變了原設計上的封水理念。

7 推廣

沙坪2#機組也存在同樣的問題，可以擇機利用檢修機會，采用同樣的方法對2#機組的止推環板進行改造。

參考文獻

[1] GB 8564-2003，水輪發電機組安裝技術規范[S].

[2] DL/T 619-2012，水電廠自動化元件（裝置）及其系統運行維護與檢修試驗規程[S].

[3] 于波，肖惠民.水輪機原理與運行[M].北京：中國電力出版社，2008.