水轮发电机组缺陷的处理与改造

电力18讯：    摘要：为了彻底解决水轮发电机组在运行过程中出现的问题，魏家堡水电站针对水轮发电机存在的汽蚀严重、机组振动大、顶盖排水困难、上导油盆甩油严重及定子温升偏高等缺陷，通过应用新技术等措施，较好的解决了问题。

关键词：水轮发电机汽蚀振动顶盖排水甩油

魏家堡水电站位于陕西省眉县境内，是一座渠道引水式电站，装机容量为3×6300kW，发电机型号为SF6300-10/2600,设计水头96.2m，机组转速600r/min。电站自投产以来，一直存在着设备缺陷，设备带病运行，威胁着安全生产，影响了效益的充发挥。通过采取综合技术措施加以治理，取得了显著效果。

一、水轮机转轮改造

1存在的问题

电站建成之初，经过2800h的运行，出现了负荷带不上去、动平衡严重失衡、机组振动剧烈、不锈钢转轮汽蚀严重，出现部位均在转轮叶片进水边上下面和转轮室与底环接缝处，其中叶片进水边上下面最大剥蚀面积30cm×14cm，汽蚀深度3-5mm，沿进水边呈带状分布；转轮室与底环接缝处的汽蚀均出现在+x方向，面积30cm×2cm，最深处达3cm。另外转轮其他部位不同程度存在蜂窝状坑，直径4-8mm,转轮直径减小了11-20mm。

汽蚀已成为当代水电站运行中普遍而突出的技术难题。产生汽蚀的原因很多，情况各异。水量、水温、含沙量、运行情况、材料等不同对汽蚀形成及破坏也不相同。依据该站的实际情况分析研究要解决汽蚀的问题，重点应放在优化参数及材料选择上。

2转轮技术改造方案

经过多次研究，确定以降低汽蚀系数为出发点。根据电站的主要技术参数，设计制造了适合电站水力条件的新型转轮。主要做了如下改造：

2.1优化水轮机参数，从冀线上着手，改进出水角度，使过水流速由原来的33m/s降至27m/s，降低了相对流速，提高了反击效率，减少了进口撞击损失。

2.2扩大减压孔，直径由原来的∮40扩大到的∮50，另外调整减压孔角度使其出水口尽可能接近负压区，使顶盖下聚集的高压泥沙水尽快排泄，一方面减少了泥沙对上面漏环的磨损，另外可减轻轴向推力。

2.3采用长泄水锥，比原泄水锥增长了约40mm，长泄水锥的高压脉动区域比短泄水锥小，且幅值也小，有效的减少了尾水管的脉动压力，有效防止了汽蚀。

2.4采用优质材料。此次采用了抗腐蚀性能良好的6Cr13Ni4Mo不锈钢整体转轮，叶片采用不锈钢板热压成型，有效解决了转轮由于材质较软加速叶片剥蚀的主要问题。

2.5实用新型材料涂敷防护。在导叶、转轮、叶片等部位用瑞士苏尔寿（sulzer）水电公司最新高速火焰（HVDF）喷涂技术进行表面碳化钨钴（SXHTO）材料喷涂。在基材不发生任何形变地情况下，使表面硬度达到了1100-1300HV300，有机的提高了过水部件的表面抗蚀能力。

3效果

运行实践证明，新转轮汽蚀性能明显好转，机组振动减小，运行寿命增加了3-4倍，为安全高效运行奠定了基础。

二、机组顶盖排水改造

电站水轮机顶盖排水原设计为自流排水，即顶盖集水从水轮机顶盖上环和座环自流排到集水井。但由于设计和制造方面的原因，一方面自流水口过小短期内已被泥沙堵死，无法疏通，另外排水口过高，油盆浸在水中，转动油盆的高速转动带动积水转动，水进油盆，无法正常运行。

1顶盖排水方案

针对上述问题，几年来曾作过种种尝试，如真空泵抽水，自吸式射流泵排水等，但效果都不明显；油盆多次被淹，严重制约着电站的正产生产。经与同类水电站比较，设想采用新的改造方案，即从顶盖以上侧墙上打孔，采用孔径为100mm的直排方式排入集水廊道，以求获得理想效果。

顶盖排水高程的选择，以稍低于主轴密封装置的抗磨板上沿为宜，这样既能确保密封装置正常运行，又能尽量加大集水的排泄，不至于引起水流的旋转飞溅进入油盆。

2顶盖排水方案预设效果

与该站情况相似的毫米电站机组顶盖排水改造后的效果十分理想，再也没有出现过水淹油盆的情况，各部运行正常，解决了水轮机排水难的问题，在借鉴经验的同时，我们在推拉杆下部位置采取试验的结果表明，该方案是可行的，能够达到理想效果。

三、上导油盆甩油及发电机运行温升偏高的消除

1发电机上导油盆甩漏油严重，同时定子运行温升偏高

从1998年电站建成运行以来，发电机上导油盆就存在甩漏问题，上机架周围时常是一片油污，为了安全运行只有定期频繁向上导油盆补油。

2001年起，站发电机定子运行温升逐渐升高，2001年为45oC，2002年54oC，2003年为66oC，最高运行温度达到93oC（为1#机组），明显升高。

2原因分析与判断

针对站发电机的设备缺陷，电站作了大量试验，并多次召开专题研讨会，但缺陷原因没有定论，最后决定先对1#机组进行扩大性检修，在检修中继续试验，查找定子温升偏高的直接原因。

2.1发电机上导油盆甩漏油的原因分析。

仔细检查，发现油盆完整无损，顶盖周