浅谈水轮机转轮的检修

浅谈水轮机转轮的检修

摘要：水轮机具有转化率高，运行成本低的优势，因此在水能的利用中，充当

了不可代替的角色。但在运转中，容易受到泥沙的磨损和气蚀破坏而产生疲劳现象，从而降低了水轮机的运行效率。因此及时对水轮机转轮进行检修显得格外重要。本文以水轮机转轮为研究对象，探讨具体缺陷问题，并提出检修措施建议，

以期为水轮机的检修提供一点实际经验。

关键词：水轮机；转轮；检修

1水轮机运行概述

随着社会经济迅速发展，商业、工业以及生活等用电需求量不断增长，导致

我国供电紧张局面产生，并且传统的火力发电存在高污染和高成本等缺点，急需

发展新能源来替代传统的发电形式。而水利发电是传统火力发电站之后最重要发

电形式，水利发电成为缓解供电紧张和克服传统火力发电缺点的重要手段。然而

水轮机主要由转轮、导叶、导水控制机构、尾水管和蜗壳等基本部件组成，在发

电运行中，各个部件能否正常工作又关系整个水轮机组的运行稳定性，直接影响

水电站的发电任务。因此，研究水轮机运行检修问题，有助于水轮机科学合理的

维护和保障水轮机高效安全的运作。

2水轮机转轮问题分析

电站安全运行为国家创造了巨大的经济效益，同时，由于设计经验的缺乏，

加工能力的限制，以及电站运行工况等多种因素的影响，也暴露出许多问题，存

在问题最多的是水轮机部分，而破坏最严重的部分为转轮并日益突出，已经危及

机组的安全运行。下面针对转轮常见问题进行阐述：

2.1泥沙对转轮的损耗

泥沙会造成转轮的非正常损耗，损耗程度取决于泥沙量的多少。通常来说，

未经处理的水或多或少都含有一定量的泥沙，当含有泥沙的水流过水轮机时，会

对管道造成相应的磨损，使管道出现变形、变薄等问题，严重的甚至会造成转轮

轮叶损坏。水中所含有的泥沙，除了会造成转轮的非正常损耗外，还会进一步加

剧气蚀对转轮的破坏。

2.2转轮裂纹问题

水轮机转轮出现裂纹的原因，大体上可以归类为以下这几点：（1）转轮在焊接上存在着一定的风险。针对转轮所采取的主要是焊接结构，也即是针对转轮的

叶片、上冠、下环等采取单独的铸造方法，然后利用焊接手段组装而成。利用这

种工艺方法，能够取得较好的经济效果，但是由于转轮叶片比较大，相对笨重，

而且形状、尺寸都不规则，组焊时的操作空间较为狭窄，给焊接工作带来了较大

的困难，加上焊接人员技能水平的高低不一，这些因素都给焊接质量带来了一定

的影响，当转轮叶片的焊缝质量得不到保证时，会造成后期出现裂纹。（2）转

轮自身出现的形变问题。转轮叶片中，其出水边的强度最弱，且分瓣转轮由于在

出水边不断运转，会对其产生较强的压力，同时出水边部位的气蚀现象最明显，

这些也是导致转轮叶片部位产生裂纹的重要因素之一。（3）甩负荷运行的问题。机组在调峰时，水轮机组负荷发生变化，转轮叶片的载荷也随之发生变化，受力

大小和方向也相应改变，转轮叶片在这种交变应力的反复作用下容易产生疲劳裂纹。可见，机组在运行过程中甩负荷会给转轮叶片产生裂纹带来促进的作用。（4）尾水管压力所产生的影响。在水轮机运行的过程中，尾水管上会出现涡带，

这就势必会对水流产生一些影响，并出现一定量的脉动压力，通过传播，这股压

力会对转轮叶片造成影响，进而使叶片发生共振，导致转轮叶片上产生裂纹。

2.3水轮机空化与空蚀

转轮运行过程中经常出现空化或空蚀现象，转轮抗腐蚀的性能与它组织表面

光滑、细密的程度成正比关系，由于转轮的加工工艺、热处理、材质与性能指标、水轮机运行的水质环境等因素，转轮在运行中经常会出现空化、空蚀乃至断裂，

且设备过于频繁的震动也会导致转轮裂纹出现，增加了水轮机运行的故障几率。

3水轮机转轮检修的措施建议

用电需求量逐渐增大，对供电质量的要求也变得越来越高。无论是从可持续

发展观的角度来看，还是从促进社会发展的角度来看，都应该大力推广水轮机在

发电过程中的应用并加大检修力度，只有这样，才能在保证供电质量的同时，减

少对不可再生资源的消耗，实现清洁发电，为人与自然的协调发展奠定基础。

3.1提高焊接水平

焊接是水轮机维修中的常用技术之一，能够有效修补泥沙和水压对水轮机转

轮所造成的非正常损耗。焊接技术在水轮机转轮维修中的应用包括以下几点。

（1）清除多余部分。在进行焊接之前，应该先清理转轮表面，从而更好地分辨出磨损较为严重的地方，在维修中重点修补。比如，对于那些材料尚未完全脱落，但结构稳定性较差的地方，应及时将已经松动的材料剥离，然后进行打磨，

并使用相同材质的材料进行修补、焊接。

（2）对水轮机的转轮进行加热。在对转轮进行维修的过程中，若维修面较大的话，则需要在维修之前对转轮的表面进行加热，多采用烘烤方式。有时也可根

据实际情况进行简单加热，即用热水对无需维修的部分进行加热。

（3）保证填充材料与原材料的相似性。用来修补转轮的材料，应最大程度保证与转轮本身材料属性的相似性，从而有效提高焊接质量，防止水轮机使用过程

中裂纹问题的出现。

（4）选择抗气蚀性好的材料。气蚀对转轮的损耗非常大，为了保证水轮机的高效运转，应选用材质较好的材料，将气蚀对转轮机的损耗降至最低。

（5）在对水轮机转轮裂纹进行修复的时候，通常采用小电流、窄焊道的手段，按照“镶边、分段、退步”的焊接流程进行操作。在这个过程中，为了能够消除焊

接所产生的应力，除了退火层、第一道焊波之外，其余焊波均需要进行锤击操作。每完成一道焊波，需要马上进行锤击，这样可以使焊接所产生的收缩应力得到松弛。为了提升功效，也可以在焊接一层之后，进行统一化的锤击操作。在完成坡

口焊接之后，不妨再焊接一层退火层，但这里需要注意，如果坡口位处在空蚀区，那么需要在最后两层，进行抗空蚀焊条堆焊，表面再焊接一层退火层。

3.2提高轮叶质量

轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。因此，必须要注重对轮

叶生产品质的提升。首先，应注重样板的设计与制作。水轮机中的轮叶结构比较

复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。在挑选样板时，可以优先选

择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的

运行需要。其次，必须要严格按照样板进行制作。在制作轮叶时，剖面上的一些

曲线会出现偏差，此时就需要对照样板适当地进行打磨。

3.3加强水轮机运行中的检修维护

①加强实时状态监测，时刻要注重提高转轮元件的可靠程度，不断的改革创

新与优化升级水轮机故障的维修模式，致力于强化故障处理效率并提供更加准确