左江水电厂1号机组转轮漏油分析及处理

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摘要 介绍左江美亚水电厂1号机转轮漏油情况 ,并对其漏油及进水原因进行了分析 ,提出了处理方案。

关键词转轮 漏油密封

Abstract: The left river Meiya Hydropower Plant on the 1st machine wheel oil spills and oil spills and water causes the treatment program.

Keywords: wheel, oil spills, seal

中图分类号：TM358文献标识码： A 文章编号：

一、概述

广西左江美亚水电厂位于左江河中段，总库容是7.16亿m3，水库正常蓄水位108.00m，电站安装有3台轴流转浆式水轮发电机组，单机容量24MW，总装机容量72MW。转轮型号：ZZ580—LH—550型，额定转速为100r/min,设计水头13米，吸出高程-2米，单台机组转轮及其操作系统用油量6.5立方米，转轮桨叶数量为4片，桨叶可转角度为35°（-20°—+15°）。转轮漏油、转轮体进水等缺陷一直是1号机组的主要问题，曾多次进行漏油处理均只是暂时止漏，运行一段时间后又开始出现漏油现象，未能彻底得到解决，严重危及了机组的安全运行。本次检修经过对漏油原因分析，采取了正确的处理措施，解决了困扰左江美亚水电厂多年来1#机组转轮漏油及转轮体进水问题。

二、漏油检查及原因分析

轴流转桨式机组转轮的主要密封有转轮上、下端盖密封和叶片密封装置，上、下端盖密封是“O”橡胶，只要螺栓均匀拧紧后很少漏油。叶片密封装置由“λ”型橡胶密封、压盖、顶紧环和弹簧组成，其中压盖分4块组成，用若干螺钉固定在转轮体上，压盖从外面压紧“λ”橡胶环，弹簧给顶紧环施加压力从里面顶紧“λ”型橡胶，使“λ”型橡胶胀开。机组发电运行中桨叶是随着导叶的开度变化而不停转动，“λ”型橡胶长期受到反复的压扯和摩擦，因此较容易出现磨损或撕裂而漏油。

1、为了1号机组转轮漏油情况的进一步掌握，在机组检修前分别在各种运行工况下对其的漏油量进行了三次的观察并记录，三次的结果很相近，结果均是水轮机浆叶开度在起动角度58%开度时转轮的漏油量最大。因此 1号机组在申报检修尚未批复前，为了减少1号机组转轮漏油量，尽可能不安排1号机停机或避免浆叶开度在58%角度及附近工况运行，如果必须停机时，停机后手动将浆叶开到全关或全开的位置。综合了三次记录各运行工况下的漏油情况如下：

1）1#机组在停机工况下，浆叶开度在起动角度为58%， 1天（按24小时计）的漏油量为159Kg，漏油量较大。

2）1#机在运行工况下，桨叶开度88%，机组带24MW的负荷， 1天的漏油量为105Kg。

3）1#机在运行工况下，桨叶开度30%，机组带10MW的负荷， 1天的漏油量为98Kg。

4）1#机在运行工况下，桨叶开度10%，机组带6MW的负荷， 1天的漏油量为95Kg。

2、在1号机组检修时对转轮体进水量检查，转轮体进水量达120kg。水轮机解体后检查发现有2个浆叶的“λ”型密封装置漏油严重，3个浆叶螺栓堵板焊缝出现了较严重的漏油现象：

1）1#叶片顶紧环在压紧状态下测量的间距为25mm，在自由状态下测量间距为29mm。“λ”密封橡胶未见任何损伤，“λ”型密封装置从痕迹上检查漏油不明显，铜瓦间隙为0.25mm。“λ”型橡胶的宽度与厚度尺寸为48mm×25mm，比图纸尺寸偏小（图纸尺寸50mm×30.5mm）。

2）2#叶片顶紧环在压紧状态下测量的间距为24mm，在自由状态下测量间距为29mm。“λ”密封装置有明显的漏油痕迹，但 “λ”密封未见任何损伤，铜瓦间隙为0.20mm。“λ”型橡胶的宽度与厚度尺寸为48mm×25mm，比图纸尺寸偏小。顶紧环不灵活，在压板松掉后顶紧环保持原位不变，顶紧环与转轮体周边间隙局部为零。

3）3#叶片顶紧环在压紧状态下测量的间距为25mm，。在自由状态下测量间距为29mm。 “λ”密封装置见边上有1mm折边损坏，从“λ”密封装置痕迹上看漏油十分明显，铜瓦间隙为0.16mm。“λ”型橡胶的宽度与厚度尺寸为49mm×24mm，比图纸尺寸偏小。顶紧环靠上部有一个弹簧压偏变形，向中心弯折。

4）4#叶片顶紧环在压紧状态下测量的间距为24.5—25.5mm之间，在自由状态下测量间距为28—29mm， “λ”密封装置未见任何损坏， “λ”密封装置从痕迹上看漏油不明显， “λ”型橡胶的宽度与厚度尺寸为48mm×25mm，比图纸尺寸偏小。桨叶枢轴与铜瓦间隙为0.35mm。

5）叶片与枢轴连接的定位销的叶片侧大多数均用砂轮机打磨过（估计是在机组安装时，叶片与枢轴定位销孔错位，必须打磨才能装配），与叶片的配合间隙过大，最大的间隙达0.40mm。

根据2#机组在各种工况下运行转轮的漏油情况及检修时的检查，不难看出转轮漏油主要是浆叶“λ”密封装置漏油及浆叶螺栓孔漏油引起的。桨叶“λ”型密封圈受的压紧力不均匀，由于轮叶法兰的直径较大（法兰直径为￠1000mm），所以漏油的周界比较长，若密封圈受的压紧力不均匀，往往造成局部周界上密封没有压紧而产生漏油；#2桨叶压紧环在运行中变形发卡，使密封圈的局部周界上因压不紧而发生渗漏；3#桨叶“λ”型橡胶由于长期受到反复的压扯和摩擦而折边损坏（3#桨叶“λ”型密封内圈有1mm折边现象），因此造成漏油；#4桨叶止推轴套间隙过大或偏磨（4#桨叶枢轴与铜瓦间隙为0.35mm），造成桨叶与枢轴下沉，使密封圈环槽的上部间隙变大，则圆环槽上部的密封圈贴得不紧而漏油。转轮的浆叶“λ”密封装置漏油，其漏油的大小常与浆叶角度有关，浆叶角度的变化间接地可改变浆叶“λ”密封装置受力、弹簧受力及顶紧环的受力情况，“λ”密封效果及漏油量必将发生改变。因此，出现机组桨叶开度在58%左右漏油量较大的现象。

转轮桨叶螺栓堵板焊缝裂纹的漏油原因是：枢轴与叶片的定位销（每块叶片有6个￠60mm的定位销）中间是￠10mm通孔，该通孔的作用是叶片与枢轴连接时排除叶片销子孔的空气（叶片的销子孔是个盲孔，枢轴的销子孔为通孔）。油是从定位销的排气孔经过叶片与定位销的间隙漏至叶片法兰与枢轴之间的空间，再经枢轴与叶片连接螺栓孔（每个叶片有9个螺栓孔）从堵板焊缝裂纹或气孔漏至外面。

三、漏油处理方案

1、更换新的“λ”密封圈，并对新“λ”密封圈进行检查各处理：

1）检查“λ”密封圈的尺寸偏差符合设计要求，无缺陷。

2）“λ”密封圈的性能（如硬度、抗拉强度、延伸率、磨耗、轴向压缩变形率、水浸油浸重量变化率、表面光洁等）应符合要求。

3）将“λ”型橡胶密封与顶紧环结合处靠内侧双面各加上一层耐油橡胶皮，厚度为1.5mm，增加压紧量，用4359胶水粘牢，以防滑移。（如图1）

图1

2、顶紧环检查内容有：

1）检查顶紧环双边倒角是否对称和同心。

2）检查顶紧环内外圆直径和圆度。

3）用手提式沙轮机打磨局部变形过大的地方。

4）顶紧环安装后应活动自如，顶紧应调整到拆卸时定位尺寸为29mm。

5）调整顶紧环与密封槽的间隙，使顶紧环外侧间隙最少保证在0.2mm左右，间隙不够时打磨处理，保证在叶片下沉和铜套磨损后顶紧环还活动自如。

3、对弹簧进行如下检查处理：

1）测量弹簧的内径、外径、高度等尺寸，应符合图纸要求，不符合要求进行更换。

2）检查弹簧端面与高度方向垂直。

3）损坏的弹簧或弹力不够的弹簧进行更换。

4、联接螺栓孔堵漏措施：

1）因每个叶片的6个定位销中间是通孔，大量的油通过它流入叶片法兰与枢轴之间空间内来，通过螺栓孔的堵板焊缝裂纹或气孔漏到外面，所以把6个定位销中间通孔堵死（定位销与叶片的间隙较大，已经满足叶片安装时排气要求），堵住油往外流的出路。

2）由于枢轴与定位销的配合间隙处或其他配合面尚可能有少量的油渗漏至叶片法兰与枢轴之间的空间内，因此在每个叶片组装连接螺栓处另增设一道密封，加装一个10mm垫片，垫片双面加工成凹槽填加“O”型密封盘根，盘根直径为3mm，再次堵住油往外渗出。

3）在转轮耐压试验合格后，在螺栓孔内填上环氧与水泥调配的混合填料（填料的目的是为了防治存油及再次阻尼漏油，同时也是填堵螺孔内腔的砂眼，防止砂眼渗油）。

5、另外，由于转轮经过长期运转，汽蚀、震动、应力等可能造成转轮本体及叶片本体产生裂隙，因此对转轮本体及叶片本体进行全面的探伤检查。

处理完毕后按相关规程对1号机转轮进行整体耐压试验，压力从0渐升到0.5Mpa，保压16小时，每小时操作叶片动作2次。保压期间对各部位进行检查：各组合缝面没发现渗漏；叶片连接螺栓处没发现有渗漏现象；各叶片密封装置未发现有渗油现象；桨叶接力及叶片动作平稳无异常；转轮本体、叶片本体没有发现漏油现象；叶片动作的最低油压为0.3Mpa，符合相关规程要求。1号机组回装完毕后试运行未发现任何异常，转轮漏油缺陷得到消除。

四、结束语

经过以上方案的处理后，1#机组运行已经有4年多时间了，多次观察均未发现转轮漏油现象，每次年度检修对1号机组转轮的转轮漏油、转轮体进水问题进行检查均未发现有漏油、进水情况。困扰左江美亚水电厂多年1号机组转轮漏油及转轮体的进水问题得到了根本解决，提高了1号机组安全运行的指数，也消除了由于转轮漏油而对江水的污染重要问题，同时为以后类似缺陷的处理积累了宝贵的经验。

参考文献

1《水轮发电机组安装技术规范》GB/T8564—2003

2《发电厂检修规程》(SD 230—87)

3《左江美亚水电厂水轮发电机组安装说明书》

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。