浅谈漫湾电厂6号机组活动导叶上浮处理

浅谈漫湾电厂6号机组活动导叶上浮处理

石亮安康

（华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂云南临沧675805）

摘要：水轮机活动导叶上浮，直接威胁到顶盖抗磨环的寿命，直接关系着活动导叶的操作是否灵活，本文从导叶上浮产生的原因着手，对活动导叶的上浮进行处理。

关键词：漫湾电厂；活动导叶；上浮；处理

1前言

漫湾水电厂位于云南省云县和景东县交界的澜沧江中游河段上，距昆明公路里程461km，是澜沧江中下游河段梯级规划推荐的两库八级开发方案中的第三个梯级电站，是澜沧江干流上开发的第一个大型工程。一期工程装有5台250MW混流式水轮发电机组，水轮机型号HL231-LJ-550,水轮机安装高程为890m。活动导叶采用24只非对称标准翼形的铸焊结构，本体和轴颈分别采用20SiMn的铸件和锻件组焊在一起，上中下三个轴颈全部外包不锈钢套。轴套为铜基材质，分别置于底环和顶盖上，在本体易气蚀和磨损的部位焊接不锈钢板和堆焊不锈钢层，导叶端面间隙单边为0.3-0.65mm，立面间隙为0mm，局部不大于0.13mm，其长度不能超过导叶高度的1/4。

2设备运行状况

2015年6号机C级检修期间，修前数据测量时发现7#、12#、19#、21#、24#活动导叶与顶盖间的端面间隙不合格，活动导叶上端面与顶盖抗磨环之间磨损严重，顶盖抗磨环下端面出现大面积沟槽、划痕，导叶上端面金属棱角严重损坏，顶盖抗磨环与导叶上端面相互磨损，严重影响活动导叶动作的灵活性，给机组安全运行带来较大的风险。

其活动导叶的端面间隙测量数据如下表所示：

单位：mm.

从上表可以看出厂6号机组第7#、11#、12#、19#、21#、24#活动导叶的上端面间隙明显偏小，部分位置已无间隙，而下端面间隙明显偏大，顶盖抗磨环与活动导叶上端面接触位置有许多较深的划痕，顶盖抗磨环与活动导叶上端面母材已出现咬死、粘连现象。以上活动导叶止推块顶部间隙为零，由此可见6号机组活动导叶普遍存在较为严重的上浮现象,且出现继续恶化的趋势。

3活动导叶上浮带来的危害

活动导叶上浮直接威胁顶盖抗磨环及活动导叶的安全运行，还会产生诸多的危害。一是活动导叶上部与抗磨环粘死后，接触面出现划伤及粘连，水流阻力增加，容易在划伤部位形成局部高速射流，产生间隙气蚀现象，由于澜沧江属于高含沙河流，在气蚀及泥沙的共同作用下，对顶盖上部抗磨环及活动导叶上端面侵蚀加剧，缩短顶盖上部抗磨环的使用寿命。二是活动导叶上浮后，导叶下端面间隙增大，漏水增加，造成水能损失增大，可能导致机组进水口检修门在检修期间完成压力钢管平压后，提门操作力增加而导致维护人员操作风险。三是导叶动作过程中活动导叶与顶盖抗磨板粘死，导致两者接触面阻力增大，增加导叶操作力，延长导叶的关闭时间，可能导致导叶调节失败的风险。四是导叶动作过程中，上端面与顶盖抗磨环母材出现咬死和粘连，长期如此会加速母材破坏，由于接触面较为粗糙，水流会在粗糙面形成扰流，加速接触面的气蚀破坏，五是增加检修工作量，每次检修均需要对顶盖抗磨环进行补焊打磨处理，从一定程度上增加检修维护成本。

4导叶上浮原因分析

（1）导叶下部无排水孔，漫湾水电厂6号机组有24块活动导叶，活动导叶由上、中、下轴套组成，轴颈上均镶有不锈钢套，活动导叶轴套采用聚甲醛钢背复合材料，分别置于底环与顶盖上，活动导叶的端面总间隙为1.3mm，最大端面间隙为0.65mm，最小端面间隙为0.30mm，活动导叶上端面间隙为总间隙的60%—70%，下端面间隙为总间隙的30%—40%，导叶止推装置设置在上轴套下部的导叶轴颈根部，其材质为铜基，由于在活动导叶的中轴套处安装有2道密封圈，下轴套没有设置密封圈，因此我们认为活动导叶上浮的原因是由于活动导叶下轴套没有设置密封圈，下轴套上没有排水孔，高速水流进入导叶下轴套内，导叶在运行过程中就会承受向上的浮力，致使活动导叶上浮，上端面间隙变小。

（2）止推装置失效。6号机组使用的止推装置为可调式止推装置，由于止推装置只有六颗限位螺栓，下部没有限位螺母，螺栓无防松动措施，止推块在随导叶转动过程中极可能产生松动；止推装置止推环为铜环，经过多年的运行，铜环与上轴套长期摩擦，导致间隙逐渐变大；止推装置使用螺栓为普通碳钢螺栓，大部分螺栓由于锈蚀严重，在检修过程中，不能对止推装置与导叶上轴套间隙进行调整，导叶间隙逐渐变大，止推装置失去限位作用。此次检修我厂对活动导叶的止推块间隙进行了测量，发现多块活动导叶的止推块变形严重，最小间隙为0mm，并且部分止推块间隙明显小于设计要求（0.10—0.15mm），测量数据见下表：

5检修

6改造

2016年度6号机组A级大修，根据往年的处理经验、现场测量及分析结果，结合6号机组导叶上浮的原因，我们制定了如下处理方案：

（1）更换止推装置

鉴于可调式止推装置止推块与止推环仅为6个螺栓点接触，止推块受力不是面接触，且调整螺栓易锈蚀，无法调整高度，经讨论将止推装置改为固定式结构，回装要求如下：

单位：mm

新设备到货后复测各部位安装尺寸，要求与导叶卡口配合紧密。

回装时，导叶断面间隙调整合格，导叶上轴套等其它零部件装配合格，最后再装止推装置。在装止推装置时，先装止推环，然后测量止推环上平面与上套筒止推面之间的距离H（每块都应当测量），并作记录。

配止推垫圈厚度，根据测量的止推环上平面与上套筒止推面之间的距离H及止推块的厚度，现场确定垫片厚度，垫在止推环与止推垫圈之间，满足止推块与上轴套止推面间隙为0.10-0.15mm。

（2）底环开排水孔

我们查阅了目前许多新型机组图纸，借鉴了相关经验，在底环底部开Φ30×24的排水口、30×5排水槽，排水至底环止漏环下部。

7改造后的效果

2017年检修期，结合6号机组C级检修，我们对6号机组导叶端面间隙进行了测量，测量情况如下：

由以上情况可以看出，导叶立面端面间隙基本满足设计要求，未出现导叶上浮现象，顶盖抗磨环、导叶上端部完好，极大的减小的导叶检修的工作量，改造效果显著，给国内外同类电厂提供了较好的改造素材和参考示例。

参考文献：

[1]GB8654-2003水轮发电机组安装技术规范

[2]《水轮机》（第三版）中国水利水电出版社

[3]漫湾电厂6号机组导叶上浮处理改造方案

作者简介：

石亮：男，1983年11月生，工程师职称，毕业于四川大学，现为华能澜沧江水电有限公司漫湾水电厂副厂长，675805。

安康：男，1987年6月生，工程师职称，毕业于长春工程学院，现为华能澜沧江水电有限公司漫湾水电厂机械技术主管，675805。