刍议水轮机漏水检修的问题

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摘要：导叶漏水也是多数水电厂检修中感到比较困扰的问题，本文结某电厂水轮机检修经验，分析了漏水的影响，漏水的原因，提出了改进措施。

关键词：水轮机；导水机构；漏水；检修

一．水轮机导叶漏水造成的影响

1．经济效益的损失

漏水的损失就是电能的损失，经济效益的损失，这往往容易被人们所忽视。某水电厂年运行小时均在4500h，耗水率约为4.5m3／kW・h，导叶漏水量为0.6m3／s，每台发电机每年在停机问损失的水量约为920万m3，折算损失的电量达204万kW・h。运行时间越少，停机时间越长，漏水量就越大，经济损失就越大。

2．停机困难

停机时漏水所形成的射流速度将导致机组转速难以控制到35％额定转速以下，从而无法加闸制动。特别是现在广泛采用弹性塑料推力瓦，其摩擦系数仅为钨金瓦的l／5～1／4，更无法停机。发电公司的某电厂机组，电厂机组都存在转速不能降至额定转速的35％的问题，强迫加闸制动，机组还需很长时间才能完全停机，一般需要lOmin以上，有时甚至需要切断水源才能停机。

3．可能导致烧瓦

停机后，大量的漏水有时会导致机组缓慢空转，弹性塑料推力瓦则更容易发生这种情况。其结果极易造成推力瓦和导轴瓦烧毁。某电厂都曾经发生过类似事故。停机过程中，低转速时间长，瓦面破坏，也会造成瓦面磨损。

4．伴生的空蚀恶化

间隙存在，就会产生间隙射流，水压突然变化形成的间隙空蚀，会使过流部件损坏，其结果又促使漏水量加大。

导叶漏水给水电厂运行带来的影响是多方面的，既影响安全运行，又带来检修的困难，是多数水电厂感到困扰的问题。

二．导叶漏水因素分析

1．导叶关闭后，存在以下几种间隙漏水

①导叶相互之间搭接的立面间隙。导叶相互之间搭接的立面间隙要求用0.05mm的塞尺检查不能通过。实际中，只有少数导叶间隙符合要求，几年的检修检查统计，导叶间隙大的有2mm，一般在0.5～1.0mm之间。

②导叶上下端面与顶盖底环之间的端面间隙。按《水轮机通流部件技术条件》要求导叶上下端面总间隙应小于导叶高度的0．1％，当总间隙小于0.2mm时，取0.2mm。实际测量双河的端面间隙是1.5～2.5mm，下游的赶场电厂机组的端面间隙也在1.0mm以上。

③导叶各轴颈处的间隙。

2．导叶和顶盖在单侧水压作用下产生间隙

导叶和顶盖在单侧水压作用下，如果导叶本体刚度不够，则会产生弯曲，增大立面间隙，顶盖上抬，加大端面间隙，这些均使漏水增加，也加速导叶磨蚀破坏。

3．停机后接力器的压紧行程漂移产生间隙

在机组停机后，一般水电站是将调速器的主供油阀关闭，机械锁锭有间隙，油压消失后，接力器的压紧行程会逐渐发生漂移，导叶在水压作用下，会出现微开启，导致立面间隙加大漏水。实践经验表明，接力器压紧行程调整好后，经过一段时间的运行，也会逐渐发生漂移。

4．调速轴扭矩变形造成间隙产生

在中小型机组，调速器控制导叶方式一般不是接力器直接控制，调速器接力器布置在发电机层，通过较长的调速轴传递力矩。发电机层与水机层高差在7m以上，由调速轴的扭矩传递给推拉杆调整导叶，一般在接力器处测量压紧行程。在某机组检修后，开始运行期问，导水机构效果很好，运行后漏水逐渐变大，几年来一直是这种情况。最近一次检修后，运行一段时间，开始出现停机困难，检查压紧行程，在接力器处测量有2mm间隙，在水机层测量推拉杆，没有压紧行程。分析是调速轴扭矩变形造成，于是重新调整，在推拉杆处压紧行程调整为2mm，测量接力器处有8mm。调整后，漏水明显减小，停机转速下降快。检查其他三台机组，是同样的现象。全部调整后，在运行中，再没有变化，效果很好。

三、导叶漏水处理措施

1．导叶立面间隙处理

导叶立面密封，多是直接依靠相邻导叶头尾搭接研合封水，借助刚性平面接触构成密封，这种结构要求导叶本身特别是尾部应具有较高的刚性、耐磨性，接触面加工精度和光洁度高，波浪度小，才能保证闭合时接触良好，达到较好的封水效果。实际上，由于尾部单薄易变形，由于锈蚀，光洁度差，波浪度大，导叶纵向接合面的接触点是不均匀的，导叶从上到F受力不均，上小下大，变形量不一致，造成间隙也不一致。为了减少磨损和间隙空蚀，相邻两导叶接触面的两个立面应采用抗磨性能好的材料，如堆焊耐磨不锈钢焊条或铺焊不锈钢钢板。在检修中，立面间隙处理主要有以下四种方法：

①补焊法：个别导叶立面存在局部较大间隙，在间隙处补焊，然后磨平，达到平面接触，间隙合格。

②连杆调整法：只有个别导叶立面间隙过大，可以根据其周围导叶立面间隙的情况，通过调整连杆长度，将不合格的间隙向周围几个导叶依次分配。

③捆绑法：当导叶立面间隙多处不合格时，可将导叶传动部分拆除，使各导叶均处于自由状态，然后用钢丝绳加导链在导叶的中部进行捆绑，捆绑中用铜锤敲击导叶进行调整。捆紧后，测量立面间隙，对于不合格之处，可松去捆绑后进行焊补磨削处理，再次捆紧导叶，测量问隙合格后，装上导叶的传动部分。

④均布法：当若干个导叶均存在有立面间隙时，可采用均布法将每个间隙逐渐分解。某电厂在2#机组检修中，由于导叶立面接触面损坏严重，对接触面全部打磨后堆焊，然后蕈新磨削平整，采用逐段研合接触面达到平面接触。每个导叶均接好后，用钢丝绳进行捆绑，间隙合格后装上导叶拐背和连板，由于连板是不可调的，所以重新钻拐背与导叶的定位销孔。处理后，效果很好，间隙完全满足要求。

2．导叶端面间隙处理

导叶的端面间隙大小与水电厂工作水头，导叶高度和转轮直径有关。一般来说，为了防止运行中导叶上浮串动而卡住，上端面间隙为总间隙的60％-70％，下端面间隙则为总间隙的40％-30％，当水头超过200m时，下端面间隙只能为0.05mm，其余全留在上端面间隙。

如果导叶端面间隙普遍偏大，可在底环加垫处理；如果间隙普遍偏小，可在顶盖处加垫处理；因上下间隙分配不合理而造成端面间隙不合格时，通过调整调节螺钉或止推压板来重新分配间隙。如果端面间隙由于顶盖、底环和导叶端部磨蚀严重，可以采用抗磨性能好的材料，如顶盖和底环过流表面采用不锈钢或堆焊不锈钢，在导叶上下端部铺焊不锈钢钢板，提高抗磨性能，减少间隙空蚀破坏程度。

3．导叶轴颈、轴套的检修

不论是清水河流的水电厂还是多泥沙河流电站，轴颈始终有深度、面积不等的锈蚀坑，加速了轴套和密封的损坏，增大了漏水。

处理轴颈的最佳办法是按尺寸要求，将锈蚀磨损坑全部车削掉，然后热套不锈钢套，最后在保证同心的条件下对轴颈套进行精加工，保证轴颈的加工精度和尺寸要求。采用刷镀、涂镀的方法并不理想，一是该方法是随形的，原是什么状态镀后仍是什么状态；二是镀层太薄，一般不会超过0.3mm，在运行一段时间后容易脱落。

轴套因单方向受力而发生偏心磨损，造成内孔变成椭圆，配合间隙加大。轴套材料有干油的青铜轴套和自的非金属轴套。使用中，青铜轴套最不理想，磨损严重，满足不了检修周期。电厂更换尼龙轴套后，效果较好，能够满足检修周期，间隙变化小。安装轴套是要注意尺寸配合，首先是不能让轴套发生转动，又不能与轴颈配合过紧，要留有间隙，其次是压入时，要受力均匀而不偏卡。轴颈密封的问题是密封损坏而加大漏水。密封圈损坏严重，不能满足检修周期，止水密封圈一般用U型、L型、YX型，效果较好。

四、减少导叶漏水的新技术发展

1．解决导叶漏水的新结构

许多水电厂由与导叶漏水而引发不少问题，特别是高水头多泥沙河流的水电厂停机后必须关闭蜗壳进口前的进水阀，增加许多繁杂事项。新的技术是在活动导叶和固定导叶之间安装圆筒阀，可以有效解决导叶漏水问题。作用是当机组正常停机时，作正常关闭，机组飞逸时，可动水关闭作事故阀用。当机组停机时，圆筒阀体落下，阀体的下端面紧压着设在底环上的密封条，其上端紧压着设在顶盖上的密封条，从而达到截流止水的作用。

2．解决立面间隙漏水的新方法

水电厂现在对导叶所做的各项检修，只是一种“治标”而不是“治本”的方法。导叶关闭后，受单侧水压力作用易发生变形，使漏水加大。大连理工大学的学者们提出，导叶加固上端轴承在牢固可靠的三支点条件下，采用纵向和横向造斜技术。纵向造斜技术指导叶尾部接触面自下而上减薄的造形技术，造斜量≤0.4mm时，止水效果显著。横向造斜,技术指导叶尾部在横断面上自左至右(左是靠近转轴，右是尾部边缘)加高接触面的造形技术，造斜量为0.2mm时，止水效果最优。

五．结语

为了实现减少导叶漏水的目的，立足于老导叶的改造，使用新技术，新材料，既可减少漏水，又可节省大量的设备更新费用。漏水减少后，既为安全运行提供了保证，又可观的提高了经济效益。