水轮机导水叶剪断销剪断修复处理

水轮机运行常见故障及处理发布日期：2010-6-12 16:49:37 (阅478次)所属频道: 水力发电关键词: 水轮机（一）、机组过速机组带负荷运行中突然甩负荷时，由于导叶不能瞬时关闭，在导叶关闭的过程中水轮机的转速就可能增高20%~40%，甚至更高。

当机组转速升高至某一定值（其整定值由机组的转动惯量而定，一般整定为140%额定转速）以上，则机组出现过速事故。

由于转速的升高，机组转动部分离心力急剧增大，引起机组摆度与振动显著增大，甚至造成转动部分与固定部分的碰撞。

所以应防止机组过速。

为了防止机组发生过速事故，目前多数电站是设置过速限制器、事故电磁阀或事故油泵，并装设水轮机主阀或快速闸门。

这些装置都通过机组事故保护回路自动控制。

1．机组发生过速时的现象有1）机组噪音明显增大。

2）发电机的负荷表指示为零，电压表指示升高（过电压保护可能动作）。

3）“水力机械事故”光字牌亮，过速保护动作，出现事故停机现象。

4）过速限制器动作，水轮机主阀（或快速闸门）全开位置红灯熄灭（即正在关闭过程）。

若过速保护采用事故油泵，则事故油泵起动泵油，关闭导水叶。

2．机组过速时的处理1）通过现象判明机组已过速时，应监视过速保护装置能否正常动作，若过速保护拒动或动作不正常，应手动紧急停机，同时关闭水轮机主阀（或快速闸门）。

2）若在紧急停机过程中，因剪断销剪断或主配压阀卡住等引起机组过速，此时即使转速尚未达到过速保护动作的整定值，都应手动操作过速保护装置，使导水叶及主阀迅速关闭。

对于没有设置水轮机主阀的机组，则应尽快关闭机组前的进水口闸门。

（二）、机组的轴承事故1．巴氏合金轴承的温度升高一般机组的推力、上导、下导等轴承和水轮机导轴承都采用巴氏合金轴承，故利用稀油进行润滑和冷却。

当它们中的任一轴承温度升高至事故温度时，则轴承温度过高事故保护动作，进行紧急停机，以免烧坏轴瓦。

当轴承温度高于整定值时，机旁盘“水力机械事故”光字牌亮，轴承温度过高信号继电器掉牌，事故轴承的膨胀型温度计的黑针与红针重合或超过红针。

水轮机叶片裂纹原因分析及现场修复措施摘要：近年来，华能雨汪电厂在长底水电站水轮机大修中发现水轮机转轮的叶片频繁发生裂纹，严重威胁水电站的安全经济运行，本文对长底水电站水轮机转轮叶片裂纹产生的原因进行分析及并对其进行现场处理，消除事故隐患，保证了机组安全稳定运行。

关键词：裂纹转轮叶片水轮机坡口一、引言华能雨汪电厂长底水电站长底水电站装机规模4×4.5MW,水轮机型号为ZDJP502～LH～250(0°),设计参数：水头15m，额定转速214.3r/min，飞逸转速472r/min，额定出力 4737kW，额定流量 34.61m3/s，2010年1月份投产，在历次大修中发现每台水轮机转轮叶片根部均存在裂纹现象，1号机组有3只叶片根部发现裂纹，2号机组、3号机组、4号机组有1只叶片根部焊缝发现裂纹。

二、裂纹产生原因分析通过对比每台机组叶片根部焊缝裂纹，裂纹分布在距叶片上冠约220mm处，长200～400mm，该位置正处于转轮叶片应力集中区。

一般转轮叶片存在四个高应力区，它们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内。

对裂纹打磨发现，焊缝内部存在条状缺陷，有的约3mm左右气孔、夹渣缺陷，在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。

转轮结构图（图1）裂纹示意图（图2）三、修复方案1、焊材的确定转轮材质为ZG230-450，叶片材质为0Cr13Ni4Mo，转轮直径800mm，长1200mm，叶片根部厚度75mm，转轮为铸钢材料，焊缝为异种钢焊接，根据一般异种焊接匹配原则，选择焊材为A102，A102是钛钙型药皮的Cr19Ni10不锈钢焊条。

熔敷金属具有良好的力学性能及抗晶间腐蚀性能。

有优良的焊接工艺性能和抗气孔性能，药皮耐发红、抗开裂。

2、裂纹的清除受现场条件限制，为避免碳弧气刨方法使用不当，引起裂纹再延伸扩展，裂纹清除采用机械打磨的方式进行清除，在挖磨过程中，边挖磨边观察裂纹走向、宏观检查裂纹消除后再用着色探伤方法确认裂纹彻底消除。

《装备维修技术》2020年第4期— 181 —水轮机转轮及导水叶的空蚀补焊及维护陈志纯（泉州市山美水库管理处 福建 泉州 362000）摘 要：本文是通过现场对水轮机的检修维护，结合现场的实际情况，分析水轮机转轮和导水叶出现严重空蚀的原因，简要谈谈对水轮机转轮及导水叶空蚀补焊的处理方法及其维护。

关键词：转轮；导水叶；空蚀；补焊处理；维护1 概述水轮机是将水能转换为机械能的一种水力机械，它包括引水部件、导水部件、工作部件和泄水部件四部分，其工作部件即转轮是机组的核心部件，对整个系统的性能起决定性的作用。

山美水库#3机水轮机原采用A296型转轮材质为碳钢，叶片及底环材料为铸钢，泄水锥为钢板，2006年机组在检修时发现转轮空蚀严重，叶片出水边尾部穿孔并整块脱落，叶片与上冠连接处焊缝产生裂纹，已严重危及机组的安全经济运行。

2 空蚀与裂纹产生的原因分析2.1 空蚀产生的原因分析：水轮机产生空蚀的原因主要与水流的流速、方向、金属的性能、检修的工艺和运行小时数等有关；造成严重空蚀的原因主要有以下几点：一是设计制造方面， A296转轮翼型的合理设计有限，叶片表面光洁度不能满足要求，使得转轮的翼型流线与水流运动的水流流态不相吻合，叶片表面的压力分布不够均匀，在大流量运行区域显得尤为突出，这是造成转轮空蚀严重的主要因素；二是运行方面，因为电网需要，需频繁负荷调整导致水轮机不能在最优或者额定运行工况区域运行，造成转轮的水流紊乱出现空化现象，同时使得转轮的叶片表面产生空蚀；三是转轮本身的性能，由于转轮材料、叶片叶型的加工精度和表面粗糙度的原因，使得耐磨和抗空蚀性能不好，也是造成空蚀破坏的因素。

2.2 转轮裂纹产生的原因分析：一是运行方面，裂纹部位均发生在运行应力较高的上冠与叶片出口和下环与叶片出口连接焊缝处，由于机组长期处于低负荷及震动区运行，加上转轮是铸钢材质，硬度不够，使转轮叶片长期处于超强负荷的疲惫状态，在交变应力作用下产生裂纹并加剧；二是应力集中的原因，采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上；按第三强度理论计算，相当应力沿叶片周边分布；三是铸造及焊接的缺陷的原因，铸造气孔、砂眼等在外部应力的作用下可能会造成裂纹的产生。

水电站水轮机组活动导叶裂纹原因与处理措施摘要：关于水电站活动导叶裂纹问题,该文主要从导叶水力设计、强度估算、叶片材质、制作工序、焊接工艺以及裂纹发展规律等方面,剖析并彻底确定了导叶裂纹的主要原因。

为世界其他地区大中型水轮机活动导叶裂纹的防治处理提供了比较经验和借鉴。

关键字:水电站;导叶;裂纹;分析;预防处理一、电站情况我厂水轮机组是由VOITH SIEMENS生产的HLV200－LJ－428型水轮机组，额定功率137.8MW，最大功率为148.0MW，额定水头88.0m，额定转速166.67r/min。

主要由座环、转轮、水轮机主轴、水导轴承、主轴密封、导水机构、尾水补气系统等部件组成。

其中水轮机导水机构共设有24个活动导叶，活动导叶为三支点支撑，采用自润滑方式，三个轴承分别位于底环、上导叶套筒中。

活动导叶分布圆直径D=4791mm，导叶高度H=1213mm，材料采用不锈钢ZGOCr13Ni4Mo整体铸造。

自2006年投入运行以来，已进行过一轮大修，本次第二轮大修，发现个别导叶存在裂纹，以及局部导叶有汽蚀现象，严重威胁着设备的安全稳定运行。

二、水轮机活动导叶裂纹情况水电站于2022年3月对#1机组进行第二轮A修，在对#1机组24块活动导叶正反面四周边缘部位及R角部位进行磁粉检测时，发现12号活动导叶存在下端R角部位有1处裂纹显示，最长裂纹35mm，其余检测部位未发现应记录缺陷磁痕显示。

如下图所示三、裂纹产生的原因分析水轮机导叶处于高速水流下工作，由于循环载荷和交变载荷引起的疲劳产生裂纹，在扰动应力下的裂纹扩展使新生的裂纹面不断地暴露在腐蚀介质中，从而加速了腐蚀，不断发生的腐蚀过程也使疲劳裂纹更快地形成和扩展，形成了横向和纵向裂纹，裂纹尖端的应力集中最严重，疲劳裂纹的形成破坏了材料的连续性，并且在裂纹尖端形成了一个特殊的应力场，会严重影响材料的安全使用。

中心部分:经过MT故障测试等系列试验后确认,延迟冷裂纹是由于非标准补焊所造成的;问题是补焊前加热温度不足,且焊接时没有后加热,造成焊接时氢气扩散无法有效去除,导致裂纹。

中型水轮机不锈钢活动导叶缺陷修复不锈钢活动导叶常由于裂纹、疏松、变形等问题进行返修，由于导叶结构、材料、质量要求等因素，造成该类铸件修复时间长、成本高。

文章针对不锈钢活动导叶最难修复的三类缺陷探讨经济有效的修复工艺方法，同时满足质量与生产进度要求。

标签：不锈钢活动导叶；铸件；缺陷1 引言不銹钢活动导叶是水轮发电机导水机构重要部件，通常为马氏体不锈钢整铸成型，质量要求高。

随着铸件尺寸及重量的增大，出现重大缺陷返修的机率增高。

虽然该类铸件可用焊接方法进行修复，但铸件从本质上与型材存在较大差异，因此铸件修复过程中应充分考虑母材的特点，综合各种因素，从而制定出最合理的修复方案，满足质量与进度要求。

2 中型不锈钢活动导叶特点不锈钢整铸活动导叶通常为板-杆连接结构（见示意图），中间板体由下至上逐渐增厚，两端分别连接长、短圆轴，长短轴直径与板体厚度相差较大。

中型不锈钢导叶总长约4000mm，轴径约500mm，重量约5吨。

铸造时高飞板体与长轴中部设置冒口进行补缩，冒口需进行热割去除。

3 不锈钢活动导叶常见的三类缺陷3.1 裂纹：铸件本体、本体与冒口之间壁厚相差悬殊，易在冒口侧及导叶轴颈处出现长而粗的裂纹。

3.2 缩松：实际生产过程中，当铸件钢水不足或冒口设计不当时，冒口下或轴颈处易出现缩松缺陷。

通常肉眼不可见，但无损检测时不合格。

3.3 变形：导叶为长形板杆结构，随着总长的增加，极易产生出现挠曲变形，即板体或长轴出现局部缺肉无加工量。

铸件凝固过程中不均衡的热胀冷缩；热割冒口；热处理摆放等因素均是造成铸件变形的原因。

4 修复工作前的准备工作修复前应进行以下工作，为制定恰当的修复方案作准备：查阅图纸和铸造工艺、查阅铸件过程记录、查阅铸件理化性能及无损探伤报告、现场查看缺陷形状出现位置等，仔细分析缺陷的成因，预测缺陷的严重程度。

5 裂纹及缩松松缺陷的修复5.1 缺陷的清除裂纹及缩松类缺陷宜用挖补法进行修复。

在实际修复过程中，清除缺陷往往占用50%以上的周期，需进行多次重复性工作。

黄龙滩电厂4号水轮机剪断销频繁剪断原因分析与处理邓成洪;刘东东
【期刊名称】《小水电》
【年(卷),期】2013(000)003
【摘要】黄龙滩电厂4号水轮机剪断销频繁剪断,给机组的安全稳定运行带来了严重的威胁,对其原因进行详细分析之后,作了消缺处理,取得很好的效果.图1幅.【总页数】2页(P74-75)
【作者】邓成洪;刘东东
【作者单位】黄龙滩水力发电厂湖北十堰442000;杭州思绿能源科技有限公司浙江杭州 310012
【正文语种】中文
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离心水泵叶轮修复方法水泵叶轮的修复有多种方法，叶轮汽蚀修补的方法较多，如采用ARC高分子复合材料涂护、粉末喷涂(焊)、环氧树脂涂护以及橡胶、尼龙复合材料修补等，还有采用不锈钢镶嵌、堆焊等。

采用环氧树脂高分子材料涂护具有施工方法简单、价格低廉等优点，而且效果好。

1、铜丝修补法对于针孔状的汽蚀，只要其孔洞没有连接成片，可用紫铜丝打人针孔，用锉刀锉光即可。

处理前要先用磨光机清除叶片表面铁锈、污物，然后用氧一乙炔焰吹除气孔内杂物，再向孔内填充适当粗细的紫铜丝，同时用尖手锤敲击，将紫铜丝挤压、挤实到孔中，最后用锉刀锉平。

2、气焊修补法将叶轮放在炭火上加热到400-500℃，在补焊处挂锡，再用氧一乙炔焰把黄铜丝熔到需要修复的沟槽或孔洞中，焊完后移去炭火，用石棉板覆盖保温，让叶片缓慢冷却，以免产生裂纹。

焊补后用锉刀按原有轮廓线进行加工修整。

3、速成钢修补法速成钢是一种固化前为胶泥状的粘接修补剂，固化后的强度高、硬度高、不收缩、不锈蚀，适合对钢、铁等金属材质出现的气孔、裂纹、砂眼等处填充与修补，具有较强的黏合效果。

修补前，将拟修补处周围的浮锈、污物等清理干净，并粗糙化。

取出速成钢塑料管中的胶体，将胶体内芯与外皮两种不同颜色的材料用手快速充分揉和成一色(约1～2min)，达到发热柔软为好(公众号:泵管家)。

在速成钢胶体要凝固前，用力粘牢到修补处，并随胶体固化过程用力(手或工具)多次压实，增强胶与叶片的附着力。

速成钢硬化后，用锉刀锉平。

4、环氧树脂修补法按配合比、顺序取适量环氧树脂、乙二胺、邻苯二甲酸二丁酯、丙酮放在玻璃器皿中混合、拌匀。

搅拌时注意胶黏剂的黏稠度，适量添加丙酮用量。

配制好的环氧树脂最好在20-30min内用完。

用羊毛刷蘸取环氧树脂，刷涂叶片表面砂眼、气孔处，刷涂时用尖锥轻轻挤出砂眼、气孔中间的气泡，尽量涂匀涂实，同时用刮板轻轻刮平压实。

待环氧树脂1-2h固化后，再刷涂2～3遍。

最后一遍涂刷时，务必使叶片表面光滑平顺。

水轮机剪断销剪断研究郭光海;张勇;宋林梅;吴道选【摘要】水轮机剪断销作为水机导水机构的保护常发生剪断，导致主机缺陷和故障，减少机组可利用小时数，直接影响机组正常运行。

经过理论分析，结合多年的运行检修实践，研究了剪断销剪断的各种原因，并采取有效措施，减少故障发生，尽量避免误报，对水轮机的设计、运行和检修有参考意义。

%Turbine shearpin occurs frequently sheared faut as the protection of turbine distributor, leading to hostdefects and faults, reduc⁃ing unit using the number of hours, affecting the normal operation of unit. In this paper,through theoretical analysis, combined with the oper⁃ation and maintenance practice for many years, it studys various reasons of shearpin cutting off, and take effective measures to reduce the fault, avoid false positives as far as possible. It will take reference to design, operation and maintenance of hydraulic turbine.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】3页(P138-140)【关键词】水轮机;剪断销;剪断;导水机构;研究【作者】郭光海;张勇;宋林梅;吴道选【作者单位】宁波市白溪水库管理局，浙江宁波315600;宁波市白溪水库管理局，浙江宁波 315600;宁波市白溪水库管理局，浙江宁波 315600;宁波市白溪水库管理局，浙江宁波 315600【正文语种】中文【中图分类】TK730 引言水轮机剪断销剪断是水电厂常见故障之一，是水机导水机构的受力保护。

水轮机在运行中的常见故障成因、预防及处理作者：袁天龙来源：《中国科技纵横》2014年第02期【摘要】电力是我国的重要能源之一，水力发电站是电力能源的生产厂。

保证水力发电机组的安全、可靠、稳定运行是水电站尤为重要的经济指标。

为了电站的稳定运行，对水电站各种设备的维护、预防、故障分析和处理是重中之重。

依据本人多年在水电站的运行和管理经验，浅谈水轮机常见故障的成因及如何预防和有效处理，【关键词】水轮机运行故障成因处理方法水轮机是由各种机械部件组合而成，是将水能转换成机械能的设备，是发电机组的原动力。

水轮机在运行中由于高压水流的冲击而高速旋转，难免会产生机械磨损和振动，出现各种意想不到的故障在所难免。

为了避免和减少水轮机故障，实现水力发电站的经济目的，提升水利发电站的社会效益，必然要认真细致地分析水轮机出现各种故障的成因，合理有效的加以预防，安全科学的予以处理。

本文主要以水轮机运行中的常见故障、预防和处理方法为基本点，进行详细的分析。

1 水轮机运行中的常见故障分析1.1 机组过速故障当机组转速超过名牌规定的额定转速，则出现过速事故，当机组转速升高至某一定值以上（一般超过额定转速的140%以上），机组转动部分离心力急剧增大，引起机组摆度与振动显著增大，造成转动部分与固定部分的碰撞，甚至事故不断扩大而损坏更多部件，所以必须有效地防止发生机组过速故障。

分析机组出现过速的原因有：（1）机组在带负荷运行时，由于各种原因突然甩掉负荷，如果此时导叶不能关闭，或者关闭过慢，水轮机组的转速就可能增高到额定转速的120%-140%，甚至更高。

（2）在机组正常开停机过程中，发生调速器失控，机组转速同样会急剧上升而发生过速。

（3）在机组正常开停机（或紧急停机）过程中，发生多根剪短销剪短，也会出现机组过速和剧烈震动。

1.2 水导瓦温度过高故障为了使机组在一条轴线上转动，水轮机部位都采用巴氏合金轴瓦固定转轴。

由于转轴和轴瓦接触间隙微小，在机组转动的时候，会产生相互摩擦而发热，转轴和轴瓦温度就会升高，当温度上升到巴氏合金轴瓦的熔点时，就会将轴瓦烧坏，转轴拉毛，引起机组偏离轴线旋转而振动。