贵州黄鱼塘水电站#水轮机浆叶固定及质量控制.doc

贵州黄鱼塘水电站#水轮机浆叶固定及质量控制
黄鱼塘水电站
1＃水轮机浆叶固定与质量控制
（张小华 湖南省双牌水电站）
摘 要：黄鱼塘水电站1＃机组开机过程中，发生操作架断裂。为减小经济损失，采取在转轮轮毂外围将浆叶固定的方式。本文论述了浆叶固定的必要性和可行性，并详细介绍了浆叶固定实施过程中质量控制的测量方式。
关键词：轴流转浆 浆叶固定 质量控制
1、 电站概况
黄鱼塘水电站位于湘江干流下游遵义和湄潭两县的界河上，距遵义县57km。电站安装有二台水轮发电机组，水轮机型号为ZZJK508-LJ-265，最大水头18.6m，额定水头16.0m，最小水头13.6m，额定流量45.35m3/s，额定功率6.542MW，转轮叶片5片。
2、 问题的发生
2010年3月22日，电站1＃机组大修完成后，试运行12h，机组状况良好，机组甩负荷停机后重新开机过程中，机组突然出现剧烈振动，立即停机，开启尾水门检查发现浆叶位置不一致，有二块浆叶处于垂直状态，其他三块浆叶位置基本一致。判断浆叶操作架断裂。
3、 浆叶固定的方式
浆叶固定的方式主要有二种：
1） 在轮毂内部，采用限位块，将配压阀活塞固定。此种方式要求将机组全部拆卸，并将轮毂解体。所需要的工期较长，就此种型号的机组，现场处理需要二个月以上时间。
2） 在轮毂外围，与限位块相结合，将浆叶与轮毂焊接固定。此种方式直截了当，在转轮下部尾水锥管搭设工作平台，3～5天时间即可处理完成。工作强度小，工期短。
4、 浆叶固定的必要性
黄鱼塘水电站1＃机组将浆叶固定的必要性主要有如下原因：
1） 经济效益方面。黄鱼塘水库的主汛期自4月份开始。1#机组出现浆叶位置不一致时已是3月下旬，而处理操作架工期至少需要2个月时间。按机组容量与上网电价计算，日经济损失在3万元以上。停机二个月经济损失近200万元。从经济效益评价，要求机组尽最快速度处理缺陷。在转轮轮毂外部固定浆叶的工期仅需3～5天。
2） 工作条件。电站二台机组为昆明电机厂制造，转轮内部空间紧凑。据设备厂家介绍，操作架安装所需要的专用工具较多，且需要具备一定的工作条件。同时，黄鱼塘电站厂房设计时，并未考虑转轮检修支墩，现场从行车起吊高度与厂房结构等方面考虑，都不具备现场更换，需要将转轮整体返厂。这对检修工期将要求更长。
5、 浆叶固定可行性分析
1）国内轴流转浆式水轮机因各种原因固定浆叶的机组有很多台，1968年投产运行的六甲水电站二台机组，匈牙利制造，水轮机型号为KO20/6-1870VL,设计水头18m，设计流量30m3/s。因为受油器漏油、万向轴承损坏和浆叶配压阀串油等原因而将浆叶固定。浆叶固定的方式选择为在轮毂内部固定活塞。浆叶固定后，经济效益很明好：
a.减少维护工作量。撤消受油器等浆叶操作机构，减少三天的检修和调试工作量。
b.提高安全可靠性。由于受油器轴承铜套磨损，受油器轴磨损，轴摆度增大，受油器配压器铜套磨损，有时须进行强迫停运来更换盘根和进行受油器维护，避免了由此而降低机组可靠性系数的可能性。
c.节能降耗明显。浆叶操作机构退出运行后，机组油压系统油耗大幅减少。改造前，累计带负荷泵油时间为353.33h，改造后，降低至132.5h。
d．机组发电量没有受到影响。统计二年机组的发电量，改造前，机组平均出力4.245MW，改造后为4.266MW。
e．机组运行稳定。测量改造后机组的稳定性指标均在国标允许范围之内，且满足电站运行规程要求。
2）本站2#机组自安装完成后试运行操作架断裂而将浆叶在轮毂外围固定运行至今，比较1#机组浆叶正常运行时的经济效益与稳定性指标等，各项数据相差很小。
以上说明，轴流转浆式水轮机，由于需要，将浆叶固定是可行性。
6、 浆叶固定实施
黄鱼塘水电站结合本站的实际情况，对1＃机组浆叶进行固定：
1） 固定方式。库区汛期即将来临，为减小电站的经济损失，选择在轮毂外围将浆叶与轮毂进行焊接固定的方式。
2） 浆叶固定角度的确定。电站综合二年时间段，机组运行过程中出力最大、稳定性指标均满足要求工况下浆叶的开度，确定为65%。
3） 工期。二天。
7、 质量控制
选择在轮毂外围固定浆叶，虽然工期短，直观上可为电站减小经济损失。但实施难度增大，风险高。为确保改造成功，机组运行稳定性与经济效益等不受影响，实施过程中要求严格控制浆叶角度的一致性与浆叶固定的可靠性，同时尽可能减小浆叶固定所带来的水阻力，降低空化系数。
1）浆叶固定实施前，首先进行全面的检查和测量：
l 检查浆叶角度的可调性。反复手动操作浆叶全开和全关动作，检查五片浆叶的动作情况和停留的角度，判断浆叶是否相互都不一致。然后，选择任意一块浆叶，简单施焊固定并测量其角度与距离，用螺旋千斤顶调整其他浆叶至固定浆叶角度，检查是否可调。否则，必须吊出转轮解体。
黄鱼塘水电站1＃机组选择5＃浆叶临时固定，用螺旋千斤顶调整其他四块浆叶，都可调。
l 测量浆叶尺寸，检查叶型偏差。
浆叶尺寸的偏差将影响各浆叶固定时的角度。这其中包括外观尺寸和叶型与弧度的检查。叶型与弧度检查可采取网格法将各浆叶同比分区，测量相同区域尺寸进行对比分析。如果条件具备，可采用全站仪进行测量数据更准确。否则，可制作简易测量架，结合红外线发射仪，测量每点径向和轴向距离。
外观尺寸测量方法和数据见下表。
浆叶叶型检查测量数据

　浆叶编号
横线测点（单位：mm）
头部 宽度 A
尾部 宽度 B
对角线 E
对角线 F
1#
75

2
2#
75

2
3#
75

2
4#
746
744
1370
1412
5#
75

6
均值
749
744
1365
1413
2）浆叶固定实施过程中，为确保浆叶固定角度的一致性，尽量减小角度偏差所带来的水力不平衡，测量方法采取相对距离法和相邻叶片开口值法相互校核。
相对距离法：
l 相对轮毂上下法兰面的距离。此种测量方法的前提条件为浆叶叶型一致。可靠性较高。测量方法和数据如下：
相对轮毂上下法兰面距离法测量数据

序号
浆叶 编号
垂直距离（mm）
头部 距离 E
尾部 距离 F
头部 偏差值
尾部 偏差值
1
1#
123
-3
-2
0.4
2
2#
122
-2
-3
1.4
3
3#
137
-10
12
-6.6
4
4#
124
-1
-1
2.4
5
5#
119
-1
-6
2.4
平均值
125
-3.4

l 相对转轮室上法兰面距离。此种测量方法受镜板水平度的影响。测量方法和数据如下：
相对转轮室上法兰面距离测量数据

序号
浆叶 编号
垂直距离（mm）
头部 距离 C
尾部 距离 D
头部 偏差值
尾部 偏差值
1
1#
170
783
-4.2
3.4
2
2#
169
789
-5.2
9.4
3
3#
181
772
6.8
-7.6
4
4#
177
780
2.8
0.4
5
5#
174
774
-0.2
-5.6
平均值
174
780

相邻开口值法。测量方法和数据如下：
相邻浆叶距离测量数据
序号
浆叶 编号

相邻叶片距离（mm）
垂直 开口 C
头部 距离 A
尾部 距离 B
垂直 偏差值
头部 偏差值
尾部 偏差值
1
1--2
651
1230
1285
9
-2
1
2
2--3
644
1232
1275
2
0
-9
3
3--4
633
1235
1282
-9
3
-2
4
4--5
642
1230
1290
0
-2
6
5
5--1
641
1235
1286
-1
3
2
平均值
642
1232
1284

3）为确保浆叶固定的可靠性，固定施焊包括二部分，一部分：将浆叶与轮毂分头部正面、尾部正面、头部背面、尾部背面四个区进行焊接；另一部分：在浆叶的头部正面和尾部背面，焊接楔形挡块。
加焊挡块考虑的因素为；
l 浆叶运行过程中，正面水推力较大，四个区的直接焊接质量可能不能完全满足固定需要；
l 浆叶尾部长度大于头部长度，近二倍。运行过程中，尾部水推力近二倍大于头部，浆叶将往开启方向动作；
固定效果见照片。
8、 辅助工作。
1）调速器浆叶操作系统的退出
2）调速器操作油管路的封堵
9、 结束语
黄鱼塘水电站1＃水轮机浆叶固定后，运行至今已有二个月时间，运行状况良好，机组出力基本达到设计要求，稳定性指标良好。
轴流转浆式水轮机主要适用于低水头且水头变幅较大的流域。运行若干年后，机组浆叶部分因为密封、磨损等原因，缺陷增多，效率下降，检修成本相应增加。部分机组为节省成本，提高机组运行可靠性，将机组转浆改造为定浆。黄鱼塘水电站二台机组的成功改造，也可为其他类似机组的改造提供参考。
参考文献：
[1]农荣清 六甲电站2号水轮机转浆改定浆后的效益分析 [J] 广西电业，2005，4
作者简介：
张小华，湖南省双牌水电站检修车间主任，水力机械工程师，
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