浅析水电厂水轮机导叶漏水原因及处理措施 李水标

浅析水电厂水轮机导叶漏水原因及处理措施李水标

发表时间：2018-06-13T17:24:19.767Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：李水标

[导读] 摘要：文章介绍水轮机导叶漏水较大影响机组的安全运行，分析导水叶漏水偏大的具体成因，最后提出导叶漏水处理的具体处理措施

（清远诚创资产管理有限公司广东清远 511515）

摘要：文章介绍水轮机导叶漏水较大影响机组的安全运行，分析导水叶漏水偏大的具体成因，最后提出导叶漏水处理的具体处理措施关键词：水电厂；水轮机；导叶；漏水；措施

引言

水轮机漏水是以导水叶为中心，为了控制漏水量，水轮机导水叶底环与顶盖处于密封结合的状态，但是由于水轮机机组长期进行峰荷调节，动作频繁，使得导叶、顶盖与套筒等部件轴承套与轴承之间的磨损十分严重，配合间隙随之增大，导水叶漏水会造成调相机组在调相时漏气，也会造成间隙汽蚀加剧，导致破坏，还会给尖峰负荷机造成巨大的水能损失。

1 水轮机导叶漏水较大影响机组的安全运行

1.1 经济效益受到一定的影响

水轮机导水叶漏水较大的时候，水的利用率就会下降，发电量就会相应的减少，就会对经济效益产生一定的影响，然而这种情况经常被忽视，导致了水力资源的浪费。特别是电网限制水电厂带负荷的情况下，机组的实际运行时间减少，停机时间就会增加，累计漏水量就会增大，水能的实际利用率就会降低，经济的损失就会越来越大。

1.2 自动停机时间较长或无法在规定的时间内停机

由于导叶漏水较大的原因，使机组停机流程在规定的时间内，难以下降到 25％额定转速以下，从而无法自动加闸走停机流程中断。特别是转速稍微高一些的机组，经常会出现这种现象。我厂采用氟塑推力瓦，其摩擦系数仅为巴氏合金瓦的 l/5 ～ 1/4，摩擦系数小，机组就更加停机困难。电厂运行人员只好采取手动加闸停机。

1.3 停机后机组有可能自转，不及时处理可能导致烧瓦

机组停机以后，如果解除加闸或加闸系统出现故障，那么机组就会缓慢自转，在这种情况下，如果运行人员没有及时发现，低转速运行时间过长，容易造成瓦面润滑破坏，这时冷却水又没有投入运行，那么瓦温就会迅速升高，如果不能及时处理，其后果就是容易发生推力瓦或者上导瓦、下导瓦的磨损、烧瓦及相关附件的损坏，有时也会发生其他设备的不正常。这样就会给机组和运行人员都带来很大的安全隐患。

1.4 由于漏水射流的原因将不可避免的发生间隙气蚀

导叶端面、立面间隙过大，漏水量就大。因为有间隙存在，就会产生间隙射流，水压因为突然变化就会发生间隙气蚀，长年累月的气蚀很容易使固定导叶、活动导叶受损，特别是活动导叶的出水边，也容易发生气蚀，其表面就易出现大量的密集性蜂窝状气蚀，其结果又促使漏水量加大。

1.5 导叶漏水过大，将会产生很大的噪声

导叶漏水过大的时候，水的射流声就比较大，当厂运行人员巡视到水轮机室门口时，就会听到很大的噪声，对人员的身体有一定的影响。同时，噪声对设备将产生一定的共振，也会对设备有一定的影响。

2 导水叶漏水偏大的具体成因分析

2.1 导叶关闭后，实际上存在以下 3 种间隙漏水

（1）导叶上下端面与顶盖底环之间的端面间隙。图纸设计标注的上下总间隙是 0.6 ～ 1 mm。但在检修过程中实际测量的端面总间隙是 0.8 ～ 1.3mm。

（2）捆绑导叶后的立面间隙，测定导叶立面间隙时，要求全关时应严密无间隙，允许导叶体在 1/4 高度上有不大于 0.05mm 局部间隙。但在实际测量中，由于导叶的密封条有局部破损，间隙就不是很均匀，有的地方就有较大的漏水。

（3）导叶各轴颈处的间隙。由于设计和安装的缺陷，导叶各轴颈处都会有一定的间隙。这些缺陷避免不了，只有安装时采取严格的安装工艺，保证在设计的要求范围之内。

2.2 导叶和顶盖在单侧水压作用下将产生间隙

在一般情况下，由于设计和材料的原因，当蜗壳内充满水后，将会有一定的压力。导叶和顶盖的正面就会承受水的压力，如果设计和材料的原因，导叶刚性强度不够，将会不可避免的产生微量的弹性变形，这样就可能增大立面间隙，顶盖的微量上抬，也会增加上下端面间隙，这些都会使导叶的漏水量增加，同时也对导叶本体有一定的影响。

2.3 机组在各类工况的运行过程中，由于震动的原因，调速器的控制零点会有漂移，这样也会使导叶的立面间隙有变化

在机组停机后，由于调速器的零点漂移的变化，接力器的压紧行程会逐渐发生变化，压紧行程以前调的越多，变化就越大。导叶在正面水压力的情况下，将会导致导叶立面间隙增大，那么漏水量也会增大。经过我们在实际工作中碰到的问题也表明，接力器压紧行程调整好后，经过一段时间的运行，也会逐渐发生变化。

3 导叶漏水处理的具体处理措施

3.1 导叶端面间隙的检查调整修理过程

导叶的端面间隙大小与水轮机的设计和水电厂工作水头及导叶高度和转轮直径有关系。一般来说，为了防止运行中导叶由于水力的作用往上浮时被卡住，必须调整导叶上、下端面的总间隙。要求端面间隙是 3 ～7 分成或 4 ～ 6 分成，上端面间隙是总端面间隙的 70%

或 60%，下端面间隙是总端面间隙的 30% ～ 40%。如果导叶端面总间隙普遍偏大，可根据实际测量的结果在底环下加相应的垫子调整处理；使上下总间隙控制在图纸的设计范围之内。如果上下总间隙普遍偏小，这样间隙不好分配，可在顶盖接触面处加垫子调整处理；使调整的上下端面间隙符合要求。

3.2 导叶立面间隙检查调整处理

导叶立面的调整和处理，我们一般放在机组大修的时候进行，首先，是仔细检查导叶，在拆除之前做好记录，有气蚀和磨损的地方做

好标记，立面间隙的大小全部汇总记录。拆除后先对气蚀和磨损的地方进行修复。为了减少磨损和局部气蚀，每两个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（我厂采用的是 Ocr1Ni-MoRe 马氏体不锈钢电焊条）。如果个别导叶立面存在局部有较大间隙时，可以采用在现场进行补焊，打磨高点后抛光，使其有一定的流线型，并使两导叶之间接触良好合适无缝隙。然后，是把导叶清扫干净，密封槽内无毛刺应光滑，选取弹性良好耐油耐水的尼龙密封条，并全部更换。更换完毕后要仔细检查

测量，低的下面垫绝缘板，高的微微打磨一下，要保证高低差在 0.5 mm 范围之内。压板的高低都在合格范围之内。导叶修理完成后，在回装的时候要仔细小心，轻拿轻放，防止碰撞损坏密封条。回装以后一般采用捆绑钢丝绳的方法，首先，在相距 2 ～3m 的固定导叶的位置上固定两个吊点，把两个三吨的吊葫芦挂在吊点上，然后用钢丝绳把导叶绕三圈，钢丝绳的两端分别挂在两个吊葫芦上，两个吊葫芦同时拉，相反的方向慢慢收紧，并且用铜锤或垫木板的榔头不断的慢慢敲击导叶，使导叶的受力均匀，慢慢关的方向、大小一致。在收紧钢丝绳的过程中，要仔细观察和测量，不要出现导叶或其它设备的损坏。第一轮的收紧后，测一下导叶的立面间隙，如果不合格，但导叶立面间隙比较均匀，那么就可以继续进行再一轮的敲击和收紧，直到导叶立面间隙合格。但要注意钢丝绳和吊葫芦都不能超出它们的最大安全使用范围。如果绑好以后经测量多处间隙不合格时，可松开钢丝绳，重复上述过程，再次捆绑紧导叶，直到测量间隙合格。导叶立面间隙全部复测合格后方可回装导叶的传动部分。回装完毕后，操作接力器，复测导叶间隙，如果发现有个别导叶的立面间隙有微小的变化，那么可以根据不合格的导叶周围的实际间隙情况，通过调整拐臂上双连臂螺杆的伸长或缩短，有的是调整偏心销的角度，将变大的间隙向周围几个导叶依次均匀调整分配。直到全部合格为止。

3.3 导叶轴颈、轴套的检修

在实际的水轮机运行中，不管是水质好的水电厂还是水质比较差水电厂，由于负荷的不断变化，导叶就不停的频繁开关运动，那么就使导叶的上下轴颈始终都有一定的磨损。水质不好的水电厂磨损就大一些。这些局部的磨损，一定程度上增大了漏水的可能性。水电厂处理的方法是在每次大修时，仔细测量上下导叶的轴颈尺寸，查看上一轮大修的记录，做对比，看磨损有多少，如果有不符合要求的导叶，就必须要处理。先按图纸的原设计要求，先将锈蚀磨损部分全部用车床加工掉，然后热套耐磨性良好的不锈钢套，然后在保证上下同心的基础上对轴颈套进行精加工，要求轴颈的加工精度和尺寸应符合图纸的设计要求。这样装配的导叶轴套可以保证漏水量最小。轴颈密封圈的问题也比较重要，如果密封圈损坏严重，不能满足检修周期的需要，就必须选用材质良好的密封圈，水电厂止水密封圈采用 U 型，经过实际观察密封效果很好。

4 减少导叶漏水的新技术发展

以下介绍解决导叶漏水的新结构。现在有一些水电厂由于导叶漏水较大还没有修复，特别是水头高转速也比较高的，同时，是多泥沙河流的水电厂停机后必须关闭蜗壳进口前的蝶阀，增加许多工作量，如果蝶阀出现故障，就只能去关闭发电洞闸门。这样就给机组的安全运行带来隐患。新的技术是在活动导叶和固定导叶之间安装圆筒阀，当机组停机时，圆筒阀整体落下，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，从而达到截断水流的作用。这样导叶就没有水漏出了。圆筒阀还有另外一个作用，在机组出事故飞逸时，可关闭事故阀。

5 结束语

水轮机导水叶出现漏水现象会造成资源浪费，漏水量过大还有可能造成水轮机机组误开机，同时漏水会导致导水叶周围设备产生严重的空蚀，增加了设备的维护量，降低了设备的使用寿命。本文通过对水轮机导水叶的漏水原因进行分析，提出了水轮机导水叶漏水修复与操作系统的处理措施，确保水轮机机组的机械部位在利用最小水能做功的前提下，完成水轮机发电机组的最大有效出力。

参考文献：

[1] 李小慧、谈水轮发电机的维护与保养 [J].电力建设 2010（7）.

[2] 王海龙.关于水轮发电机的故障与维护分析 [J] 科学报告，2011（7）.

[3] 邓稳北，张忠辉.水轮机性能改进技术 [J].水利电力科技，2012.