拉西瓦水电站水轮机导叶漏水量增大原因分析及处理方案

拉西瓦水电站水轮机导叶漏水量增大原因分析及处理方案

邢生玉

(青海黄河水电公司拉西瓦发电分公司青海811700)

摘要：通过拉西瓦水电站水轮机导叶漏水量增大情况，从导叶端面密封磨损和失效、立面密封漏水主要由于压紧力不足而造成压紧力不足等方面对漏水增大原因进行了分析，并根据分析结果提出了解决处理方案。

关键词：水轮机漏水量原因分析

一、概况

拉西瓦水电站是黄河上游紧接龙羊峡水电站的第二座大型梯级电站，电站右岸引水式厂房内安装5+1台混流式水轮发电机组，单机容量700MW，电站总装机容量为4200MW。电站最大水头为220m，最小水头192m。电站为地下式厂房，水轮机由上海福伊特水电设备有限公司设计、制造，型号为HL（V）250-LJ-690。导水机构由顶盖、底环、控制环、活动导叶、导叶轴承及密封、导叶操作机构以及接力器组成。顶盖和底环过流面上对应导叶端面处安装有导叶端面密封，导叶端面密封由橡胶密封条和铜条组成。活动导叶共有26个，活动导叶为三支点支撑结构，一个位于底环上，另两个位于顶盖上，导叶轴承用双金属自润滑复合材料。为防止在导叶剪断销剪断自由摆动而碰撞相邻导叶，安装有导叶摩擦衬套。控制环的操作力矩通过导叶连杆、剪断销和导叶转臂传递。为了保证控制环作用于每个导叶拐臂上的力量一致，采用偏心值为4mm的偏心销调节控制环销孔和导叶拐臂孔间的距离偏差，偏心销安装后为防止其发生转动用锁锭板固定。每台水轮机装有两个直缸式接力器，接力器对称布置，接力器设计压紧行程为6mm，接力器与控制环联接采用双连板结构。

二、导叶漏水量增大情况及造成的影响

拉西瓦水电站五台机组水轮机，在2009年4月第一台机组投入运行，2010年8月最后一台机组投入运行。近两年出现停机时转速降不到制动器投入转速的现象（现制动转速为额定转速的18%），1号、3号、6号机组停机时转速下降到额定转速的27—28%不再下降，现2号、5号机组也出现转速降不到制动器投入的转速。导叶漏水量在逐渐增大。

由于导叶漏水量增大造成的影响：

1、停机困难，造成制动器和制动环板损坏。停机时因漏水量大生成的射流速度使机组转速无法降到制动转速。只能强行投入制动器停机，制动器制动块磨损量增加，在高速下投入制动器，制动块与制动环板摩擦产生温度高，造成制动块损坏，严重时会造成制动环板变形。

2、漏水量增大，经济效益受损。机组停机时间越长，漏水量会变大，造成的经济损失就越多。

3、空蚀恶化，导叶密封面损坏。在停机过程中和停机时，导叶密封面漏水，在存在间隙处会生成射流，而水压瞬间变化就会出现间隙空蚀，破坏过流部件，导致漏水量越来越大。

三、导叶漏水量增大的原因查找和分析

1、导叶端面密封处漏水（在水轮导顶盖和底环均安装了导叶上、下端面密封，由铜密封条、橡胶垫块和密封压板组成）：

（1）端面密封磨损(由于频繁开停机以及空蚀)：

在检修中发现导叶端面铜密封有磨损现象，在3号机和2号机检修中，导叶全关情况下导叶端面均存在间隙（约0.2-0.5mm）。

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（2）端面密封失效(由于弹性橡胶老化)：

在导叶端面铜密封内部有弹性橡胶，如果弹性橡胶老化，失去弹性后，导叶在全关状态下端面出现间隙。

2、立面密封漏水主要由于压紧力不足，而造成压紧力不足。

检查接力器压紧行程，压紧行程比设计值小。

（1）立面密封磨损(由于空蚀)：

在检修中检查导叶立面密封面（导叶头部和尾部）完好，都没有空蚀现象。

（2）活动导叶连杆偏心销位置偏移。

在拐臂和控制环连板销轴上设有偏心值为4mm的偏心销用于导叶微量调整单个导叶立面间隙。偏心销用锁定板进行固定位置，上、下部用端盖进行固定，偏心销锁定板断裂或端盖螺栓松动造成偏心销下移，会使偏心销位移，造成导叶立面间隙发生变化。

在检查中未发现销轴端盖螺栓松动和锁定板位移现象。

（3）接力器与控制环大连杆销套配合间隙大。

在检修中发现接力器与控制环大连杆销套磨损量较小，铜销套基本完好。但接力器连杆孔与销轴磨损较严重，3号机组手动锁锭侧接力器靠控制环下连板孔磨损量最大，双边磨损量为8mm，其余靠控制环侧连杆孔均有不同程度的磨损（磨损量双边2-4mm）。

（4）由于频繁开停机，活动导叶上、中、下轴套磨损。

机组近十年的运行，导叶上、中、下轴套也有不同程度的磨损量，导叶轴颈和轴套产生间隙后，导叶立面间隙也会增大。

（5）接力器压紧行程量发生漂移。

接力器全行程565mm，设计压紧行程6mm。在接力器压紧量不够或在全关位置发生漂移，也有可能造成导叶立面间隙增大。

在自动全关状态下检查，接力器没有漂移现象。

综上所述，接力器连杆孔磨损配合间隙增大而造成压紧力不足是导叶漏水量增大的主要原因，导叶端面密封损坏在导叶全关时产生端面间隙是导叶漏水量增大的另一原因。

四、导叶漏水量增大的处理方案

根据导叶漏水量增大的原因，在机组检修过程中采取以下处理措施。

1、接力器连杆孔磨损问题的处理

在检修中，拆除接力器连板，对接力器连板孔磨损部位补焊、车削，按厂家设计恢复接力器连板尺寸。

接力器连板修复及回装后，在连板与销轴上加装锁定板，锁定板用螺栓和锥销固定，在锁定板处加装挡块，挡块三面角焊，防止锁定板螺栓和销断裂。

重新调整接力器压紧行程，压紧行程调整到设计值6mm。

2、导叶端面密封处漏水处理

在机组大修中分解导叶端面密封，检查橡胶密封条。如弹性橡胶老化，失去弹性造成导叶端面密封失效时进行更换。对磨损的铜条密封更换。

重新调整导叶端面间隙。大头端与小头端应一致，检查间隙时，导叶不要处于全关位置（因为此时导叶端面密封全部压在导叶上，无法检查间隙），导叶端面间隙设计值为单边0.5mm，总间隙1.0mm。

五、结束语

导叶漏水量增大，不仅造成停机困难、还存在设备的安全风险，浪费水资源，经济效益受损。自停机困难，发现漏水量增大后，从造成漏水量增大的各因素进行了检查分析，分析出漏水量增大的根本原因。结合机组检修，通过接力器连板的修复，改善连板与销轴固定措施，对磨损的导叶端面密封进行更换，彻底解决5台机组导叶漏水大的问题，从面提高机组的安全稳定运行。