分析水電廠水輪機導葉漏水原因分析及處理

王亮

【摘?要】水輪機作為水電廠中驅動發(fā)電機發(fā)電的重要動力器械，其雖然能夠將水流能量穩(wěn)定的轉化為旋轉機械能，為水電站運行提供動力支撐，但水輪機導葉在半閉狀態(tài)下存在的漏水超標現(xiàn)象卻也同樣造成了嚴重的水能資源浪費，并對水電站的運行管理帶來了很多的困難。為此，本文結合水電廠水輪機導葉漏水的實際情況，對漏水超標的主要原因進行了分析，并在此基礎上為水輪機導葉漏水超標問題的處理提出了一些建議。

【關鍵詞】水電廠;水輪機;導葉;漏水超標

引言：水輪機導葉的漏水超標問題不僅會限制水電廠水能利用率及發(fā)電量的提升，降低水電廠整體經(jīng)濟效益，同時還可能會使水電機組出現(xiàn)無法及時停機、導葉間隙氣蝕、停機后自轉等諸多問題，給水電機組的正常運行帶來巨大的安全隱患。因此，對于水電廠來說，水輪機導葉漏水超標問題的影響是非常之大的，而要想保證水電長的安全、穩(wěn)定、高效運行，則需要明確水輪機導葉漏水超標的原因，并采取針對性的處理措施。

一、水電廠水輪機導葉漏水超標的主要原因

（一）接力器設計安裝問題

接力器作為水輪機中導水機構的控制裝置，主要是通過搖桿來調(diào)節(jié)導水機構的開度大小，以實現(xiàn)對水流量、出力情況的準確控制，而在水輪機運行過程中，如果接力器存在設計或安裝方面的問題，則會直接導致水輪機導葉的漏水超標。例如在設計階段，由于水輪機的接力器通常會分別安裝在機械鎖錠與液壓鎖定兩側，如果兩側接力器的壓緊行程在設計時未能保持一致，那么在接力器工作時，即便操作人員控制搖桿關閉導葉，控制環(huán)也會出現(xiàn)不同程度的傾斜，并帶動拐臂向上運動，在這樣的情況下，導葉立面會出現(xiàn)均勻的間隙，漏水量自然也會大大增加[1]。另外，在水輪發(fā)電機組中，水輪機接力器的推拉桿水平度應控制在0.1mm/m以內(nèi)，才能夠保證活導葉的正常開關，如果接力器活塞桿的水平度超出了這一標準，那么接力器控制環(huán)就會出現(xiàn)從水平旋轉轉為傾斜旋轉，并使導葉里面間隙發(fā)生變化，這同樣是導葉漏水超標的重要原因。

（二）導葉立面縫隙過大

從水輪機的設計原理與結構上來看，水輪機導葉在關閉后其立面本身就存在存在著一定的縫隙，因此水輪機導葉漏水也同樣屬于正?，F(xiàn)象，但由于水輪機導葉立面的縫隙與漏水量直接相關，因此如果立面縫隙大小超出了正常標準，那么漏水量也會隨之超標。例如在導葉全關狀態(tài)下，除導葉體四分之一高度處外，其立面應保持嚴密，無任何間隙，而導葉體四分之一高度處的間隙也應控制在0.05mm以下，但在實際運行中，受密封條破損、加工不到位、設計要求不合理等諸多因素的影響，部分導葉體的該處間隙很可能會超出0.05mm，從而導致漏水量的增加。

（三）導葉端面縫隙過大

受加工工藝限制，水輪機導葉在與頂蓋底環(huán)連接時，其接觸面很難完全閉合，因此為控制水輪機導葉的漏水量，通常都會要求將水輪機導葉端面與頂蓋底環(huán)間的上下總縫隙控制在0.6-1.0mm之間。在實際運行過程中，如果因導葉磨損、設計問題、加工問題等因素而出現(xiàn)端面縫隙超出標準的情況，也同樣會導致導葉漏水超標問題。

（四）單側水壓過大

受水輪機結構特點影響，運行時引水室如果被水完全充滿，那么其中的導葉與頂蓋就都會受到單側水壓影響，在正常情況下，由于水輪機設計時都會充分考慮到單側水壓問題，并對導葉與頂蓋的剛度進行控制，以使其免受單側水壓影響，但在實際運行階段，如果引水室內(nèi)的單側水壓過大或是導葉、頂蓋剛度不足，那么二者就會出現(xiàn)不同程度的彈性變形，導葉端面與頂蓋間的縫隙也會隨之擴大，最終導致漏水量超標。

（五）各部位配件磨損

水輪機內(nèi)部結構相對復雜，導葉與各個部件間的接觸也比較多，雖然從設計的角度來看，其與各部件間接觸位置的閉合度都比較高，即便存在縫隙，也能夠控制在標準值以下，但在投入運行后，如果這些部位的配件出現(xiàn)磨損，那么縫隙就會逐漸產(chǎn)生、擴大，并使導葉漏水量增加。例如在很多水輪機導葉的上下端面處，都會用密封銅條進行密封，以避免該處出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，一旦密封銅條磨損、密封效果下降，那么導葉漏水量自然就會隨之增加。

二、水電廠水輪機導葉漏水超標問題的有效處理措施

（一）規(guī)范接力器設計與安裝

水輪機接力器之所以會出現(xiàn)控制環(huán)傾斜旋轉問題，主要是由于設計不合理以及安裝不到位，因此為有效避免這類問題，控制水輪機導葉漏水量，首先還需對接力器的設計與安裝進行規(guī)范。在設計方面，需要充分考慮到兩側接力器的壓緊行程問題，根據(jù)水電廠實際需求及水輪機檢修維護規(guī)程來確定合理的接力器壓緊行程，并將其作為兩側接力器的設計、安裝標準，以保證接力器壓緊行程的一致性[2]。而在安裝階段，安裝人員一方面要利用水準儀等專業(yè)儀器對接力器安裝高程以及壓緊行程進行控制、調(diào)整，保證實際參數(shù)能夠與設計標準相符，將誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，在調(diào)整完后還要檢查接力器的基礎螺栓，如發(fā)現(xiàn)螺栓松動應及時將其緊固，避免接力器壓緊形成出現(xiàn)變化。而在另一方面，則要按照設計標準對活塞桿水平度進行控制，如安裝后活塞管水平度仍高于0.1mm/m的標準值，則應在接力器端蓋與基礎間添加墊片，將水平度調(diào)整至標準范圍內(nèi)后再將接力器活塞桿位置固定，連接雙連板。

（二）導葉立面縫隙處理

針對導葉立面縫隙過大的問題，檢修人員首先需要利用塞尺對安裝好的水輪機進行檢查，測量其導葉立面處的間隙是否符合標準，如局部間隙在0.1mm以內(nèi)，間隙總長度低于導葉高度的四分之一，則說明導葉立面間隙符合標準，導葉漏水超標問題與立面縫隙無關，反之則要不符合標準的間隙進行調(diào)整[3]。從具體調(diào)整措施上來看，導葉立面縫隙的調(diào)整通常都是要先將縫隙過大處標注出來，并查明縫隙過大的原因，如因松動、受壓變形等因素導致縫隙過大，則可將拆下后的導葉用鋼絲繩捆綁纏繞起來，之后拉緊鋼絲，利用錘或者千斤頂將間隙大的導葉關緊并分布均勻。如因氣蝕、磨損等原因而導致縫隙過大，則可通過補焊不銹鋼焊條或鋼板的方式來進行修補，這樣既可以填補因磨損、氣蝕產(chǎn)生的縫隙，也可以避免該處再次出現(xiàn)氣蝕、磨損問題。

（三）導葉端面縫隙處理

與導葉立面縫隙處理不同的是，導葉端面的縫隙處理主要調(diào)整螺栓和間隙調(diào)整板來實現(xiàn)，在調(diào)整之前，同樣需要先對導葉端面與頂蓋底環(huán)間的縫隙進行測量，并將測量數(shù)據(jù)與設計值進行比對，如縫隙超出設計標準值，則應將縫隙處標注出來，并利用間隙調(diào)整板進行刨削加工，加工完成后安裝調(diào)整板，把緊調(diào)整螺栓，復測導葉端面間隙是否符合設計規(guī)范，對仍不合格的取出調(diào)整板進行二次加工，直至安裝調(diào)整板測量端面間隙合格。

（四）單側水壓問題處理

在水輪機運行過程中，導葉與頂蓋所受到的單側水壓問題是由水輪機設計結構所決定的，很難完全進行規(guī)避，因此為避免導葉漏水超標問題，還需從導葉與頂蓋的自身強度入手，先根據(jù)水輪機設計圖紙及相關設計參數(shù)，對導葉與頂蓋所受到的單側水壓進行測試，確定準確的壓力值，之后則要按照壓力值對導葉與頂蓋所需設計剛度進行計算，并通過材料、加工工藝的調(diào)整來提升水輪機導葉與頂蓋剛度，保證其能夠承受引水室內(nèi)的最大單側水壓。

（五）配件定期更換

對于水輪機內(nèi)部配件磨損的問題，檢修人員需要定期對水輪機內(nèi)部配件進行檢查，并記錄各位置配件的磨損程度，如導葉端面密封銅條等零件出現(xiàn)嚴重磨損，則應立即對其進行更換，并采取相應的防磨損措施。例如導葉軸套及軸頸處的磨損就可以采用耐磨性強的聚胺脂材料進行更換，并采取Y形組合方式進行密封。

結束語：從總體上來看，水輪機導葉漏水超標問題的原因是比較多樣的，如配件磨損、導葉立面與端面縫隙過大、接力器安裝不合理等都可能會使漏水量增加，但只要能夠明確問題原因，并采取針對性的處理措施，漏水超標問題仍然能夠得到有效控制的。

參考文獻：

[1]周金明，張慶忠，王建忠等.大山口水電廠水輪機導葉漏水原因分析及處理[J].中國設備工程，2018（01）：92-93.

[2]趙當.水輪機導水機構漏水影響原因分析及處理[J].科技風，2013（23）：13.

[3]薛蘭英.水輪機導水機構設計的優(yōu)化技術[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（21）：71.

（作者單位：松花江水力發(fā)電有限公司吉林豐滿發(fā)電廠機械工程處）