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科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.06SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术我处在霍尔果斯河岸边修建了四座径流式小水电站,四座小水电站在运行期间,其水轮机因空蚀磨损所造成的破坏程度却大不相同。有的电站虽运行时间短,但空蚀磨损却相当严重,造成大修周期缩短,检修期长且工作量大,不仅引起水轮机效率的下降,能量损失,同时还影响到机组的稳定性和安全性;有的电站虽然运行多年,但空蚀磨损却很轻,过流部件基本完好,水轮机仍能达到额定出力。针对上述情况,我们对我处水轮机空蚀磨损严重的成因进行了深入分析研究,查找原因,采取措施,进行综合防治,包括从材料、技术、工艺和改善运行条件等方面,以大大减轻水轮机空蚀磨损破坏程度,取得了可喜的经济效益。现浅谈如下:1我处小水电站水轮机空蚀磨损的主要情况及因素我处小水电站水轮机空蚀磨损最为严重的是霍河电站(水轮机型号HL220-WJ-71,工作水头H=60.33m,n=750r/min,单机额定流量Q=4.25m3/s),次之为红卡子二级电站(水轮机型号为HL220-WJ-60,工作水头H=34m,n=750r/min,单机额定流量Q=2.25m3/s);而红卡子一级电站(水轮机型号HL240-WJ-71工作水头H=22m,n=500r/min,单机额定流量Q=3m3/s)虽已运行25年之久,红卡子三级电站(水轮机型号HL240-WJ-71,工作水头H=22m,n=600r/min,单机额定流量Q=3m3/s),也已运行12年,但水轮机过流部件的空蚀磨损却很轻,到目前为止水轮机运行状况良好。霍河电站水轮机过流部件损坏严重的是转轮、底环、尾水弯管及水轮机主轴止水部位,以上部件一般累计运行6000h就必须进行大修。转轮下环处吃偏,内侧形成较大的鱼鳞状凹坑,叶片(不锈钢)背面出水边变薄个别处发生窜孔,水轮机底环外侧间隙不均匀地扩大,与转轮的最大间隙达到10mm,尾水弯管上部法兰盘内则一周有近宽10mm、深12mm的沟槽,补气装置严重损坏,水轮机组有振动现象,出力下降10%左右。水轮机主轴密封处一周被泥沙磨损有近深8mm、宽50mm的凹槽,浑水期漏水严重,曾发生过大轴密封处漏水进入轴承中,烧毁推力瓦块的事故。红卡子二级电站顶盖初运7000h,其内腔边缘多处出现窜孔。转轮(叶片为不锈钢)、底环、尾水弯管(损坏部位与霍河电站相同)、水轮机主轴密封止水部位运行12000h左右,需进行大修,但其损坏程度仍轻于霍河电站。霍河电站水轮机过流部件空蚀磨损严重的原因)在泥沙含量大情况下运行。)在低尾水位,低出力状况下运行。霍尔果斯河冬季流量不足3.5m3/s。3)水轮机的比转速高。水轮机的比转速与水轮机转速、工作水头,出力有关。比转速高,水轮机室水流速度快,将加剧对过流部件的空蚀和泥沙磨损。4)材质问题。霍河电站转轮下环为普通碳钢,其外侧受损严重部位存在着疏松、材质不均等现象。红卡子二级电站过流部件空蚀磨损严重的原因:1)机组选型存在问题。红卡子二级电站水轮机结构形式为清水设计方法,因此它不能用于浑水运行条件。最典型部件为顶盖,其上没有设置改变迷宫密封漏水导向和切断具有旋转离心力水流的结构。这样转轮迷宫密封漏水进入顶盖内腔后,首先顶冲迷宫密封处边的顶盖内腔壁,造成此处空蚀磨损,接着有旋转离心力的水流挟带着泥沙,对顶盖内腔斜面再进行撞击和冲刷,在此处造成呈水流方向的、大大小小的沟槽,这个高含沙水再直冲到经、轴向交错处,水流被强迫改变方向,具有一定质量的水沙体的动能,对交错处反复撞击和冲刷,交错处可能还出现二次流,加剧对该处的破坏,最终导致交错处出现窜孔。2)水轮机比转速高3)在含沙量多的水质中及低出力状态下运行。红卡子二级电站发电用水的水质及枯水期两台机的出力状况要好于霍河电站。红卡子一级、三级电站水轮机运行条件非常好。其发电用水取于灌溉用水总干渠,总干渠上设有三道挡沙排沙设施及一座沉沙池,发电引水渠又为干砌卵石,纵坡为1‰,因此大量泥沙被沉淀排除,发电用水水质远远好于霍河电站。冬春枯水期,电站单机运行,水轮机出力均在额定出力85%以上,加之水轮机为低参数,低比转速,因而红卡子一、三级电站的水轮机空蚀磨损程度很轻。2水轮机空蚀磨损处理及防护顶盖。对红卡子二级电站的顶盖窜孔处进行补焊,其它受损处用环氧金钢砂填平抹实,再加装导流环改变迷宫密封漏水的导向;加装肋筋切断具有旋转离心力的水流。转轮。霍河电站、二级电站的转轮最初几年采取不锈钢焊条堆焊,下环外侧上床加工,下环内侧人工打磨,叶片变薄窜孔处切补打磨的方法,但均未获得满意的效果。后对转轮结构稍作改进,将转轮下环外侧上的迷宫密封止水改为反螺旋密封止水,此方法可降低水流速度,降低漏水,减轻空蚀磨损。同时采用甘肃工业大学研制的耐空蚀和泥沙磨损性能优良的合金粉末对转轮进行喷焊。水轮机底环。采取镶套加环氧金钢砂抗磨涂层保护。尾水弯管。采取补焊打磨加环氧金钢砂抗磨涂层保护。大轴密封处磨损。我处电站水轮机大轴密封处均采用石棉盘根止水。处理方法为改进密封结构,采用螺旋泵式密封止水,改“接触式”密封止水为“非接触式”密封止水。仅仅采取以上措施还是远不够的,我们还采取避开7月下旬洪峰期(有近10天左右时间),而进行渠道设备的检修;浑水期每天定时冲沙;枯水期下闸板抬高尾水位、加大尾水管补气量等方法。通过改变结构、采用抗磨蚀材料,提高工艺、改善运行条件等综合防护措施,红卡子二级电站顶盖已运行十二年,现基本完好,霍河电站、红卡子二级电站的转轮、底环、尾水弯管,大轴密封止水部位的大修周期延长至4～5年,水轮机效率也得以较大提高。3结语深入开展投运小水电站水轮机的空蚀磨损的综合防治工作。空蚀磨损,特别是二者的联合作用,对水轮机造成的破坏,目前还没有完全的解决措施,因此要及时选择较好的技术方法,材料和工艺进行机组的检修,合理布置和运用现有水工设施,注意改善运行条件,密切结合电站和生产中存在问题,通过深入研究、探索创新,切实解决水轮机空蚀磨损破坏。对将建小水电站要深入研究和设计综合防治水轮机的空蚀磨损问题及措施。对多泥沙河流要选择合理流道和适合浑水运行的结构形式的水轮机,应吸取已建电站防止空蚀磨损的经验,把一些成熟的新技术、新材料、新工艺应用到设计制造多泥沙河流的机组上。选择低参数,低比转数的水轮机可较大地减轻空蚀和泥沙磨损,但这样做是非常保守的。设计时考虑有效的排沙设施,运行时注意改善运行条件,通过采用新科技成果,能够保证在一定的高比转速下,高速水流中,水轮机在运行期间的空蚀磨损损伤量在容许值以内,这也是发挥经济效益的必然趋势。参考文献[1]徐招才,陈建农.水轮发电机组运行与维修[M].中国计划出版社,1999.[2]天津大学水利系.小型水电站[M].水利电力出版社,1979.[3]王恩润.小水电站[M].水利电力出版社,1990.浅谈我处小水电站水轮机空蚀磨损及防护庞学健（新疆生产建设兵团农四师霍管处新疆伊犁835223)摘要:本文介绍了小水电站水轮机因不同的运行条件、结构参数其空蚀磨损所造成的破坏程度也不相同,本文从实例出发,重点阐述了减少小轮机空蚀磨损的方法。关键词:水轮机空蚀磨损中图分类号:TM5文献标识码:A文章编号:1672-3791(2008)02(c)-0020-01
水电站水轮发电机组的常见故障与处理技术分析
摘要：随着我国及国际上大型水电站的陆续兴建，大型发电机技术已经达到了较高的水平，且仍然在不断的发展和改善过程中。根据已经投运的大型机组运行情况来看，发电机的特征参数选取是否合适、结构设计是否合理是保证大型电站水轮发电机组安全、高效、稳定运行的决定性因素。基于此，本文就水电站水轮发电机组的常见故障与处理技术进行简要探究。
关键词：水电站；水轮发电机组；常见故障；处理技术
1水电站水轮发电机组概况
某水电站是一座以发电为主的坝后式水电站，在主厂房内分别设置5台HLA883-LJ-296 立轴混流式 40MW 的机组，并配有SF38.4-28/5800型号的发电机，额定转速214.3r/min，电站总装机容量为200MW。
2 发电机结构
该电站水轮发电机为立轴悬式结构，具有二部导轴承和一部推力轴承，推力及上导轴承置于上机架油槽内；发电机整体主要由定子、转子、上/下机架、推力轴承及导轴承等零部件组成。
2.1定子、转子
定子由机座、铁心、绕组等组成，定子机座分瓣到货在工地安装间进行组拼、焊接以及铁心叠装工作，下线在机坑内进行。 转子由主轴、支架、磁轭、磁极等组成，该电站转子在制造厂内已完成主轴与转子支架热套及其他安装工作，整体运输至现场。现场仅需要调整及复验无误后进行磁轭叠压、磁极及附件安装等工作。 2.2 上、下机架
上机架是由中心体、8条支臂、8 个切向支撑组成的承重机架，现场根据工厂加工标记对各部件进行组拼后，检查尺寸满足要求后焊接成一体。下机架由中心体、4条支臂、基础板等部件组成，下机架为非承重支架，现场根据工厂加工标记将中心体与支臂进行组拼后，检查尺寸满足要求后焊接成一体。
2.3 推力轴承及导轴承
推力轴承采用弹性圆盘支撑型式布置在上机架油槽内，厂内进行推力轴承的预装，现场无需进行调整，仅需将 8块弹性金属塑料瓦根据厂内标示放置于对应的弹性圆盘上即可。导轴承分为上导轴承及下导轴承，均由8 块巴氏合金扇形瓦以及楔型调节传动装置等组成，并分别布置于上、下机架中心体油槽内，轴瓦采用球面支撑结构，轴瓦间隙和转子中心位置通过楔子板进行调整后用螺杆及螺帽固定。
水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理
摘要：近些年水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。
关键词：水泵水轮机；转轮裂纹；成因；处理
1水泵水轮机转轮裂纹成因分析
1.1转轮形状变形
转轮的出水叶片相较于整个转轮的其他部分，是整个转轮的强度最低的位置，同时该位置由于叶片出水时会收到水面的张力等方面的因素，导致该出是整个转轮结构中应力最为集中的区域，同时该处还会受到水流长时间的侵蚀，由于长时间水流侵蚀的原因还会导致该处的厚度减少，导致该处的应力结构发生变化。
1.2振动方面
水轮机转轮在运行中，因为水力振动原因也会导致焊缝疲劳损伤产生裂纹。产生水力振动主要有以下因素：水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。当机组在非设计工况或过渡工况运行时，通过水轮机的水流状况恶化，水力振动较为明显，造成的破坏也相对加剧。
1.3负载超出材料最大负荷
负载超出额定的最大负载也是导致转轮出现裂纹的重要原因，这是由于设计师在进行转路基设计的时候没有充分地考虑到负载增大的问题，当出现特殊情况时，应力超出了机器的最大负载，进而导致转轮的叶片受损。当机组长时间处于超出额定工作频率的情况时，便会由于超出转轮叶片等结构建设材料的疲劳极限而降低叶片的耐压能力，进而导致叶片出现裂纹。
2水泵水轮机转轮裂纹的处理措施
2.1提高轮叶质量
轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。因此，必须要注重对轮叶生产品质的提升。首先，应注重样板的设计与制作。水轮机中的轮叶结构比较复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。在挑选样板时，可以优先选择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的运行需要。其次，必须要严格按照样板进行制作。在制作轮叶时，剖面上的一些曲线会出现偏差，此时就需要对照样板适当地进行打磨。
水轮机调速器常见故障分析及处理
摘要：水轮变速器作为水电厂中举足轻重的一员,对水电的工作产生直接作用,和水电企业能否能够顺利工作产生很大关系。本文首次就水电站水轮机调速器调试与维修的重要性加以论述,从电源系统问题、调压系统事故、导叶问题三个角度,就水电站水轮机调速系统常发事故问题展开研究,并以此为基础,给出水电站水轮机调速装置常发事故的解决措施。
关键词：水电站；水轮机调速器；常见故障；处理对策
一、水电站水轮机调速器调试及维护的意义
水轮机调速器调试与保养成为水电厂工作中的主要内容之中,由于水轮机调速器是水电发电的主要设施之中,其使用性能也会给水轮机的运行使用产生影响。一旦水轮机调速器出现了故障问题,使得水轮机就无法正常使用。另外,在水电站运营过程中,机械设备发生故障问题往往是无法防止的,而且这种问题的发生往往也是无法预料的,特别是水轮机调速器,因此搞好水轮机调速器保养工作也是十分必要的，通过做好水电站水轮机调速器调试与保养的管理,就能够有效保障水轮机调速器工作安全,从而减少水轮机调速器的故障问题发生。
二、水电站水轮机调速器常见故障原因分析
（一）电源电压故障
在水电厂的水轮机调速器操作中,有关技术人员往往要求对交流开关电源与直流开关电源之间采用直观的连线工作,将其与水轮机调速器的直流电源板设置相连接,结果当接通之后,一些设备却仍然无法正常工作,后来经过检查才发现,直流电源板在输出电流方面与正常电流值比较具有区别,从而导致了水轮机调速器在电源负载异常的状态下,出现了失效现象。具体研究中发现,在交换开关电源与直流开关电源之间的实际操作中,导致水轮机调速器电源电压问题的原因相当复杂,主要表现为二个方面:一是在交换开关电源与直流开关电源之间的接线环节中,一直没有有效操作技能解决,另一是水轮机调速器电路电源板的材质问题。
（二）调速器故障
在水轮机的调速装置运行放肆选择过程中,在水轮机运转中一般比较稳定且效率高,但一旦其运行状况为自动工作状态时,则会产生水轮机的调速装置导叶问题,从而造成导叶调整频繁,调速服务量大。情节严重,将会发生水轮机调速器断电现象,引发安全事故,给今后水电站正常工作造成负面影响。如果水轮机调速器的工作状况不同,就会给其具体工作特性造成干扰,主要探究因素就是当水轮机调速器出现的非正常设备变化情况。根据对调速器异常现象所形成的影响分析而得到,造成该问题发生的主要原因有两点,一是电力因素,另一是机械液压因素。同时,重要电力原因表现在导叶和导叶等机械控制模块中出现异常情况,导叶和导叶在具体操作流程中发生了频繁的异常情况,孤网和发电机组在实际操作中发生了重大的频繁变化,水轮机调速器成为一个频率调整模块,导致了机组中经常出现频率调整问题。
