混流式水輪機(jī)導(dǎo)水葉操作系統(tǒng)的改造與漏水治理

混流式水輪機(jī)導(dǎo)水葉操作系統(tǒng)的改造與漏水治理卷,期】2023033006【總頁數(shù)】5頁45-49【關(guān)鍵詞】導(dǎo)水葉;漏水量;接力器壓緊行程;導(dǎo)水葉操作機(jī)構(gòu);密封裝置【】薛捍權(quán);高忠繼【單位】云峰發(fā)電廠吉林集安134200【正文語種】中文【中圖分類】+2云峰水利樞紐位于鴨綠江中上游的吉林省集安市青石鎮(zhèn)境內(nèi),是中朝兩國在鴨綠江界河上合資興建、利益共享、中方管理的大型水利樞紐工程。

工程共裝發(fā)電機(jī)組4臺,原設(shè)計(jì)單機(jī)容量100,總裝機(jī)容量400,。

后期502臺機(jī)組經(jīng)過增容改造單機(jī)容量為115,現(xiàn)全廠總裝機(jī)容量430,實(shí)際多年平均流量為2283,。

云峰發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)組是由4臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組成。

型號為662--410,設(shè)計(jì)水頭89;設(shè)計(jì)流量1353;額定轉(zhuǎn)速150,是以調(diào)整峰荷為主要目的大中型水電站。

機(jī)組自1965年第1臺機(jī)組投入發(fā)電至今,運(yùn)行40余年。

混流式水輪機(jī)的漏水主要體現(xiàn)在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的過流部件上。

以掌握流量的導(dǎo)水葉為中心,頂蓋與底環(huán)結(jié)合密封,從而達(dá)到掌握漏水量的根本目的。

由于機(jī)組長年進(jìn)行峰荷調(diào)整,動(dòng)作頻繁,導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的頂蓋、導(dǎo)葉、套筒等部件軸承與軸承套之間磨損嚴(yán)峻,使各傳動(dòng)部件的協(xié)作間隙增大,尤其有的水輪機(jī)頂蓋與底環(huán)之間,以前的導(dǎo)葉端面密封無密封膠條,采納的是硬性止口,機(jī)組經(jīng)過幾十年運(yùn)行后,漏水量不斷增大。

在首次進(jìn)行設(shè)備改造過程中,通過人工對頂蓋與底環(huán)的端面加工了密封槽。

受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制,加工精度與實(shí)際要求存在肯定誤差,密封效果不好,導(dǎo)致水輪機(jī)達(dá)不到預(yù)期效果,造成水能利用率降低,同時(shí)給機(jī)組的平安運(yùn)行帶來很大隱患。

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漏水的危害[1-3]是指,當(dāng)機(jī)組在停運(yùn)的狀況下,工作輪前端的導(dǎo)水葉處于完全關(guān)閉,操作工作輪的壓力鋼管內(nèi)的水源完全處于密封狀態(tài),保證工作輪開頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)供應(yīng)最大流量,使水能轉(zhuǎn)換成最有效的機(jī)械能,而當(dāng)導(dǎo)水葉密封不嚴(yán)時(shí),部分水流通過導(dǎo)水葉流失,造成資源鋪張,嚴(yán)峻時(shí)將導(dǎo)致機(jī)組誤開機(jī)。

同時(shí)漏水對設(shè)備的危害也非常嚴(yán)峻,漏水不斷通過導(dǎo)水葉外泄,導(dǎo)致四周設(shè)備嚴(yán)峻空蝕,大大降低了設(shè)備的使用壽命,增加了維護(hù)量。

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機(jī)組停機(jī)時(shí)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)必需封水嚴(yán)密,否則不但會增加漏水量而且會加劇間隙空蝕破壞,導(dǎo)葉關(guān)閉后如漏水嚴(yán)峻時(shí)可能造成機(jī)組無法停機(jī)。

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對于中、高水頭并在電網(wǎng)中擔(dān)當(dāng)尖峰負(fù)荷的機(jī)組來說,削減停機(jī)時(shí)的漏水損失尤為重要,由于這些機(jī)組有相當(dāng)長時(shí)間處于停機(jī)狀態(tài)。

機(jī)組在較長時(shí)間內(nèi)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),對推力軸承穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)峻威逼,同時(shí)還會造成漏氣量大,壓水不到位,從而導(dǎo)致較大的有功功率損失。

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漏水量的計(jì)算可利用單位時(shí)間內(nèi)壓力管道的漏水量進(jìn)行估算[3]。

由于進(jìn)水閘門存在不同程度的漏水量,所以并不是導(dǎo)葉實(shí)際漏水量,而導(dǎo)葉實(shí)際漏水量為式中——導(dǎo)葉實(shí)際漏水量,3;——進(jìn)水閘門漏水量,3;——壓力管道漏水量,3。

可在機(jī)組檢修過程中,通過對壓力管道內(nèi)的漏水水流斷面面積和漏水水流流速的測定求得。

在關(guān)閉工作閘門測量壓力管道的漏水量時(shí),假如工作閘門的側(cè)路閥漏水較大時(shí),在1式中應(yīng)加上。

假如蝸殼排水閥或鋼管排水閥漏水較大時(shí),應(yīng)在1式中減去。

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為了削減漏水,必需提高導(dǎo)葉的加工精度,使導(dǎo)葉上、下端面和頂蓋、底環(huán)之間,導(dǎo)葉與導(dǎo)葉之間的立面間隙盡可能小,但即使達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求,在機(jī)組安裝投產(chǎn)后由于溫度的變化和廠房基礎(chǔ)變形等不利因素也可能造成導(dǎo)葉裝配間隙增大,嚴(yán)峻時(shí)亦導(dǎo)致導(dǎo)葉卡阻現(xiàn)象,實(shí)際上中、~,~。

導(dǎo)水葉端面間隙測量點(diǎn)通常是在兩個(gè)導(dǎo)水葉為一個(gè)單元的外側(cè)上、下4個(gè)部位。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):上、下端面間隙和的上限等于機(jī)組設(shè)計(jì)的最大間隙和,上、下端面間隙和的下限不小于機(jī)組設(shè)計(jì)的最小間隙和的70%。

端面間隙安排一般在70%~30%。

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通常在導(dǎo)水葉全關(guān)閉有油壓下進(jìn)行,為確保數(shù)據(jù)精確?????,也可在無油壓下進(jìn)行復(fù)測。

測量點(diǎn)主要在兩個(gè)導(dǎo)水葉搭接面的上、中、下3個(gè)部位。

測量時(shí),。

有、無油壓下導(dǎo)水葉的立面間隙均為零。

在無油壓下進(jìn)行測量過程中,假如局部有間隙,其長度不能超過導(dǎo)水葉的14。

、立面間隙有直接的關(guān)系,也和接力器的壓緊行程親密相關(guān)。

導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí),蝸殼水壓的作用,以及操作臂變形及各軸銷與軸套之間存在間隙,使導(dǎo)葉有向開側(cè)方向移動(dòng)的趨勢。

為了避開由此引起的漏水現(xiàn)象,導(dǎo)葉關(guān)閉后還要向關(guān)側(cè)移動(dòng)幾毫米,以保證過緊量。

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大、中型水輪機(jī)接力器的壓緊行程為6~8。

,受人為因素的影響,由于工作人員的眼睛看刻度尺時(shí)有誤差,可能使兩接力器的壓緊行程不非常同步,使得兩連桿長短消失稍微偏差,操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作無法完全協(xié)調(diào),也會導(dǎo)致漏水。

,導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)各連接部件磨損嚴(yán)峻,間隙過大。

機(jī)組在運(yùn)行期間,總要進(jìn)行調(diào)整峰荷,假如調(diào)整頻繁,會造成操作機(jī)構(gòu)的連接軸銷與軸套之間消失研磨現(xiàn)象,當(dāng)磨損程度超過規(guī)定指標(biāo)范圍時(shí),會使導(dǎo)水葉各部間隙均發(fā)生變化,間隙值增大。

操作機(jī)構(gòu)無法掌握導(dǎo)水葉完全關(guān)閉,導(dǎo)水葉關(guān)閉不嚴(yán),是漏水的主要緣由之一。

,包括導(dǎo)葉軸承止漏及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在全關(guān)閉狀態(tài)下為防止蝸殼中壓力水流入下游裝置的導(dǎo)葉與導(dǎo)葉之間,導(dǎo)葉與上、下環(huán)之間的止漏裝置。

、低水頭的大、中型水輪機(jī)導(dǎo)水葉的端面與立面的止水裝置主要是依靠密封膠條來有效防止漏水。

當(dāng)導(dǎo)葉完全關(guān)閉后,導(dǎo)葉尾部依靠接力器的作用力壓緊在相鄰導(dǎo)葉頭部的密封膠條上,這種結(jié)構(gòu)的密封簡單在運(yùn)行中消失膠條被刮落現(xiàn)象。

“”型膠圈和“”型膠圈阻擋漏水。

由于機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行中不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)水葉端面與立面以及軸徑總和密封裝置發(fā)生摩擦,密封膠條與“”型膠圈和“”型膠圈簡單消失損壞,是導(dǎo)致導(dǎo)水葉漏水的另一主要緣由。

,導(dǎo)水葉上、下端面密封膠條的高度必需保證2左右。

機(jī)組原設(shè)計(jì)密封材料的使用以中性橡膠為主,但由于橡膠制品的松軟性好、硬度差、抗磨性較低、加工粗糙,同時(shí)機(jī)組運(yùn)行中設(shè)備長時(shí)間浸在水里,銹蝕嚴(yán)峻、結(jié)合面不光滑、凸凹不公平不利因素,造成局部高度滿意不了要求,致使漏水量仍舊較大見圖1。

通過對機(jī)組級檢修過程中,對頂蓋下端面及底環(huán)上端面全部的密封膠條全部進(jìn)行重新更換,并在膠皮條安裝槽內(nèi)加裝1的膠皮板見圖2,有效提高膠皮條的高度,在滿意規(guī)程要求的狀況下,縮短了膠條與頂蓋及導(dǎo)葉之間的距離見圖3,從而使導(dǎo)葉與頂蓋之間端面漏水量減小。

同時(shí)還對機(jī)組的導(dǎo)水葉端面密封膠條的材料進(jìn)行了改進(jìn),使用聚氨酯代替原中性橡膠材質(zhì)見圖4,提高了材料的抗磨性。

保證密封膠條完好的工作到下一檢修周期。

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利用機(jī)組進(jìn)行級檢修的機(jī)會,對全部的24個(gè)導(dǎo)水葉的立面密封膠條進(jìn)行了更換見圖5、圖6。

通過對各種新型材料,各方面性能對比與現(xiàn)場試驗(yàn),最終確定使用聚氨酯代替原中性橡膠材質(zhì)。

這種新型橡膠制品不但提高了材料的抗磨性,還有效增加了抗空蝕強(qiáng)度。

新型密封膠條與導(dǎo)水葉常常磨合時(shí),其硬度適中、不易損壞,起到防止導(dǎo)水葉立面消失漏水的打算性作用。

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機(jī)組安裝完畢后,手動(dòng)操作調(diào)速器將導(dǎo)水葉完全關(guān)閉,在有油壓狀況下,使用鋼絲繩對導(dǎo)水葉利用捆綁式的方法見圖7,將全部導(dǎo)水葉捆緊,然后用塞尺對2個(gè)相鄰導(dǎo)水葉的立面進(jìn)行測量。

假如發(fā)覺多數(shù)2個(gè)相鄰導(dǎo)水葉之間的立面間隙滿意不了規(guī)程上規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),將調(diào)速系統(tǒng)的油壓全部卸掉,確保操作機(jī)構(gòu)在無油壓狀態(tài)下,將雙聯(lián)臂與導(dǎo)水葉上端拐臂分解。

人工使用大錘將全部導(dǎo)水葉打靠,并使用手拉葫蘆將全部導(dǎo)水葉進(jìn)一步捆緊,直至全部導(dǎo)水葉之間的立面間隙全部為零。

接著通過延長雙聯(lián)臂調(diào)整螺栓的方法,將雙聯(lián)臂與導(dǎo)水葉上端拐臂連到一起。

調(diào)整后松開捆綁導(dǎo)水葉的鋼絲繩,再一次對全部導(dǎo)水葉的立面間隙進(jìn)行復(fù)測,保證接力器在有油壓與無油壓時(shí)測量導(dǎo)水葉的立面間隙均為零。

,聯(lián)接在掌握環(huán)與拐臂之間,其長短直接影響導(dǎo)水葉立面間隙好壞。

由于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)雙聯(lián)臂長年工作在水車室內(nèi),材質(zhì)為35號鋼。

受現(xiàn)場環(huán)境影響易產(chǎn)生嚴(yán)峻銹蝕,因此在每次檢修結(jié)束后,必需對雙聯(lián)臂整體涂上防腐漆,以保證不產(chǎn)生銹蝕,然而經(jīng)過多次機(jī)組級檢修中,在進(jìn)行導(dǎo)水葉立面間隙調(diào)整過程中,雙聯(lián)臂力臂調(diào)整螺栓頻繁消失亂扣問題,調(diào)整后導(dǎo)水葉立面間隙始終達(dá)不到抱負(fù)狀態(tài)見圖8。

通過多方面的調(diào)查討論,并與生產(chǎn)廠家合作,進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn),最終確定將雙聯(lián)臂在保留原有形體的基礎(chǔ)上,其主要金屬含量更換成為113見圖9。

新雙聯(lián)臂安裝后,各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),并且調(diào)整效果較好。

由于主要成分抗銹蝕力量較強(qiáng),不用在雙聯(lián)臂的表面上再涂防腐漆,保證調(diào)整螺栓可以輕松進(jìn)行調(diào)整的同時(shí),再不消失雙聯(lián)臂調(diào)整螺栓亂扣現(xiàn)象。

,加大接力器壓緊行程的壓縮量,將接力器壓緊行程調(diào)整到接近上限值。

接力器壓緊行程的調(diào)整主要通過伸長與縮短掌握環(huán)推拉桿與接力器活塞推拉桿來完成。

由于兩推拉桿之間依靠調(diào)整螺母連接,因此旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母正反方向,就能達(dá)到調(diào)整的目的見圖10。

必需同時(shí)調(diào)整2臺接力器的推拉桿與掌握環(huán)推拉桿之間的調(diào)整螺母,調(diào)整長度保持全都才會使接力器操作倒水機(jī)構(gòu)完全關(guān)閉導(dǎo)水葉后封閉效果最佳。

、中、下軸徑與各部軸套之間均屬間隙協(xié)作,依據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)要求,各部間隙由下至上漸漸變大。

各軸徑與軸套之間的止水主要通過密封裝置完成。

當(dāng)水流經(jīng)過導(dǎo)水葉時(shí),大量的雜質(zhì)混在其中,水流劇烈沖擊導(dǎo)水葉的密封裝置時(shí),大量的雜質(zhì)起到了關(guān)鍵性破壞作用,造成密封裝置消失漏水現(xiàn)象。

經(jīng)過現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際仿真試驗(yàn),確定轉(zhuǎn)變密封裝置出廠原設(shè)計(jì)。

在不轉(zhuǎn)變各部軸徑的基礎(chǔ)上,通過縮小部分密封件的內(nèi)徑見圖11,減小與軸徑之間的協(xié)作間隙達(dá)到止水的最初目的。

同時(shí),通過利用聚氨酯代替原中性橡膠更換“”型密封圈的材質(zhì)見圖12,提高密封材料耐磨性的同時(shí)增加其硬度,達(dá)到止漏最終目的。

4結(jié)束語對水輪機(jī)導(dǎo)水葉進(jìn)行根本治理后,導(dǎo)水葉套筒與根部從外觀進(jìn)行檢查沒有發(fā)覺漏水問題。

接力器壓緊行程與立面間隙調(diào)整完全符合