赫霸 应用方法论 １５３
关于龟石电站水轮机蜗壳振动的分析
杨庆裕，卢燕
（广西贺州市龟石水利工程管理处，广西贺州５４２６００）
摘蔓分析龟石电站水轮机蜗壳运行情况和蜗壳振动原因，确定蜗壳的技改方案，在原有的蜗壳基础上进行加同，并对蜗壳技改前后的
振动进行监测对比，加固后的蜗壳振动明显降低，机组各部位振动、摆度均满足有关技术标准要求。
关键词水轮机；蜗壳；振动；加固
中圈分类号ＴＫ７３ 文献标识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１ １）０７２—０１５３—０２
１电站的概况与机组参数
龟石水利枢纽位于广西省富川县境内，是一座集灌溉、发电、防 洪、供水为一体的综合水利丁程，龟石水库正常水位为１８２米，死水
位１７１米，总库容为５．９５亿ｍ ，有效库容为３．４８亿ｍ，。龟石电站是贺州 市骨干电站之一，安装有四台混流式水轮发电机组，原装机容量为
４×３００ＯＫＷ，机组增容技术改造后为４×４０（ＯＫＷ，龟石电站为坝后式混 流机组，四台机组采用单管单机的方式从水库上游引水发电，电站的正
常尾水位为ｌ４４．５米，机组从１９６４年起相继发电。龟石电站的水轮机于 １９８２年至１９８３年分别对四台水轮机的ＨＬ２６３一ＬＪ一１３４的转轮进行增容技术
改造，用改型ＨＬ２４ｏ机型代替ＨＬ２６３机型转轮，由于改型ＨＬ２４０￣轮汽蚀
严重，加上水轮机效力低，水能未能得到充分利用，于是，在１９９７年至 １９９９年先后分别对四台水轮机进行了第二次技术增容改造，采用水科院
设计的ＪＦ３１５０型转轮代替了ＨＬ２４０型转轮，技术改造后达到了预期的目 的，发电机的出力由原来的３２００ＫＷ提高到４ｏ００Ｋｗ，机组运行稳定。原 水轮机和发电机的参数见表ｌ。
表１
水轮机参数 发电机参数
型号 ＨＩ２６３一ＩＪ一１３４ 型号 ＴＳ３２５—４４／２２
额定水头 ３５．３ｍ 额定容量 ３７５０ＫＶＡ
最大水头 ３６．２ｍ 额定电压 ６３０ｏＶ
水电站
第一章 水轮机的类型、构造及工作原理
水轮机的主要类型：反击式（混流式、轴流式、斜流式、贯流式） 冲击式（水斗式、斜击式、双击式）
混流式――弗朗西斯水轮机 轴流式――卡普兰水轮机 斜流式――德里亚水轮机
工作水头：也称水头，净水头，是指单位重量水体通过水轮机时的能量减小值，符号H。
相对高度：导叶相对高度b0/D1：HL：0.1~0.39; ZL：0.35~0.45
水轮机型号：（水轮机型号拼音缩写，阿拉伯数字指转轮型号）－（主轴布置型式和结构特征拼音缩写）－（阿拉伯数字指以cm为单位的水轮机转轮的标称直径）
水轮机效率：水轮机效率ɳ表示水轮机的出力N与水流输入功率Nw的比值。
水力效率Hh：eHHH=-Då ()eHQHHHQHHghg-D==å
容积效率Vh：()eeVeQqHQqQQHQQghg--===邋
机械效率mh：emmeeNNNNNh-D==
水轮机最优工况：效率ɳ最高的工况。最优工况即为撞击损失和涡流损失均最小的工况。
第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
尾水管的作用：1.汇集并引导转轮出口水流排往下游。2.当H2>0时，利用这一高度水流所具有的位能。3.回收转轮出口水流的部分动能。
尾水管三段：1.进口直锥段：进口直锥段是一段垂直的圆锥形扩散管，其内壁设金属里衬，以防止旋转水流和涡带脉动压力对管壁的破坏。2.中间弯肘段：常称为肘管，它是一段90°转弯的变截面弯管，其进口断面为圆形，出口断面为矩形。3.出口扩散段：出口扩散段是一段水平放置、两侧平行、顶板上翘a角的矩形扩散管。
气蚀：水轮机流道内流动水体中的微小气泡在形成、发展、溃裂过程中对水轮机过流部件表面所产生的物理化学侵蚀作用。
产生机理和物理过程：水流在水轮机流道中运动时可能发生局部的压力降低，当压力低到汽化压力时，水就开始汽化，溶解的空气开始聚集、逸出，出现大量气泡。这些气泡随水流进入高压区导致其瞬时溃裂，形成巨大的冲击压力而撞击部件表面。这种撞击具有高频脉冲的特点，产生“机械剥蚀作用”，还会释放热量形成局部高温，发生“氧化腐蚀作用”和“电解侵蚀作用”。
水轮机
一、水轮机的基本参数
1）工作水头（H）:水轮机的工作水头就是指水轮机的进、出口单位
能量差，也就是上游水位与下游水位之差，用H表示，其单位为
m其大小表示水轮机利用水流单位能量的多少。
2）流量（Q）:在单位时间内流经水轮机的水量，称为流量，用Q表示，其单位为n®/s。其大小表示水轮机利用水流能量的多少
3）出力（P）:具有一定水头和流量的水流通过水轮机便做功，而在
单位时间内所做的功率称为水轮机的出力，用P表示，其单位KW
水轮机的出力为：P=9.81QH
4）效率（刀）目前混流式水轮机的最高效率95%
P=9.81QHT]
5）比转速指工作水头H为1m发生白^功率P为1kw时水轮机所具有的转速，故称为比转速。
二、水轮机的类型与代号
我们根据水流能量的转换的特征不同，把水轮机分为两大类，及反击型和冲击型水轮机。
反击型水轮机，具有一定位能的水流主要以压能的形态，由水轮机转变为机械能。按其水流经过转轮的方向不同，反击型水轮机可分为以下几种类型：
反击型：轴流（定桨、转桨）水轮机、混流式水轮机、贯流式水轮机、斜流式水轮机
冲击型：水流不充满过流流道，而是在大气压力下工作，水流全部以动能形态由转轮变为机械能。按射流冲击水斗的方式不同，可分为如下几种类型：
冲击型：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机
我国水轮机式的代号，有三部分组成，第一部分由水轮机型式及转轮型号组成，并由汉语拼音表示。
水轮机型式的代号
水轮机型式 代号 水轮机型式 代号
混流式 HL 轴流转桨式 ZZ
斜流式 XL 轴流定桨式 ZD
双击式 SJ 贯流转桨式 GZ
斜击式 XJ 贯流定桨式 GD
冲击式 CJ
以本电站为例：水轮机型号：HL(247)-LJ-235,表示混流式水
轮机，转轮型号为247,立轴，金属蜗壳，转轮直径为235cmo
三、混流式水轮机
1定义：水流从径向流入转轮，在转轮中改变方向后从轴
机组运行参数
1水轮发电机组技术参数
1.1水轮机技术参数
1.1.1水轮机主要技术参数
名 称 参 数 单 位
型号 HLF169A0－LJ－768
转轮名义直径(出口直径) 7680 mm
水头 最大水头 81.60 m
额定水头 67.00
m
最小水头 52.00 m
额定出力 355.4 MW
额定流量 593.1 m3/s
最大出力 394.8 MW
额定转速 85.71 r/min
飞逸转速 167 r/min
比转速 267 m.kW
吸出高度 -11.7 m
装机高程 201 m
接力器关闭时间 10 S
接力器最大行程 783 mm
旋转方向 俯视 顺时针
轴向最大水推力 ≤1360 t
蜗壳型式 金属蜗壳 包角max336°
尾水管型式 弯肘\变高顶尾水洞
补气方式 大轴中心自然补气
额定工况下效率 96.39％
1.1.2水轮机各部运行参数
名称 额定或范围 报警 报警与停机 备注
水导瓦温（10个） ＜70℃ 70℃ 75℃（停机） 水导瓦二级温度报警停机。 水导油温 ＜65℃ 65℃ 70℃（报警） 水导冷却出口水温 ＜35℃ 35℃ 40℃（报警）
水导冷却进口水温 ＜27℃ 27℃
主轴密封温度 ＜40℃ 40℃ 50℃（停机）
水导主油箱 ＜155mm 155mm
45mm（报警） 油槽油位均指距离油箱底部的高度。 水导下油箱 ＜110mm 110mm（高） 210mm（报警）
顶盖回油箱 330mm 710mm（高） 220mm（报警） 顶盖低油位报警，停止工备泵的运行。 顶盖水位 413mm（高）
1.1.3水轮机各泵的控制液位定值
名称 正常启动值 备用启动值 停泵值 备注
水导油泵 100mm 200mm 距顶油箱底部
顶盖水泵 323mm 413mm 233mm 距顶盖内底部
1.2发电机技术参数
