轴流转桨机组运行特性及常见问题

1、轴流转桨机组运行特性及常见问题 鞠聪鞠聪2017.042017.04轴流转桨机组运行特性1机组运行风险分析及预控2水轮机相关问题3内 容 提 要轴流转桨机组运行特性1运转特性：导叶与桨叶协联，振动区域，两套调速器系统、受水头变化影响明显。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控机组运行风险分析及预控2（1）转轮密封漏油 近年来，国内同类型电站反映转轮漏油比较严重，主要原因包括：安装、材料、变型 富春江、三门峡、葛洲坝等电站,都出现过严重漏油问题,往往又一时难以解决,造成严重的环境污染和巨大的经济损失。国内轴流转桨式水轮机常见风险分析机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（2）转轮空蚀

2、与磨损 由于轴流转桨式水轮机过机流量大，具有较大的空化系数，易产生翼型空蚀和间隙空蚀，若水中泥沙含量过高，在空蚀和泥沙的共同作用，将加深空蚀的破坏强度。 如葛洲坝电站2号机投运后，受泥沙磨损和空蚀综合作用，使水轮机叶片外缘与转轮室间隙逐渐增大，平均间隙超过设计值(121.4%)，使得机组效率下降，并造成转轮室钢板脱落，混凝土基础破坏。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（3）抬机 因轴流式水轮机较混流式水轮机更容易发生抬机，国内多个轴流式水轮机曾出现过抬机现象，造成了不同程度的影响和破坏。例如，2003年满天星电站发生机组抬机事故，致使转子滑动部分烧伤，大量碳刷被打断，甚至引起上平板密

3、封烧损。（4）导叶与桨叶协联破坏 正常工作时，桨叶跟随导叶协联运行，但是导叶与桨叶的协联存在死区，而且还存在惯性，如果缓慢开大导叶，因为存在死区，轮叶的反应就会迟钝，所以最后的结果是轮叶开度偏小，反之轮叶的角度则偏大。另外，水头整定值与实际运行的机组水头值不一致时也会导致轮叶角度偏离协联状态运行。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（5）真空破坏阀损坏 真空破坏阀根据转轮室内的真空度自动打开或关闭。但若机组运行工况差，阀门频繁地快速开启和关闭,可能造成阀盘与阀座频繁撞击,进而出现损坏、发卡、锈蚀、阀盘变形和阀轴断裂等缺陷, 影响机组的稳定运行,甚至会造成水淹水导的严重事故。机组机组运行

4、风险分析及预控运行风险分析及预控安装质量、计算漏油量、巡检如果转轮漏油量大，可以在尾水看到明显的油花，当漏油量小时，可以让机组停机一段时间，待漏油积累到一定量时，再开机，观察尾水是否有油花来判断有无漏油。应对策略：（1）关于转轮漏油风险 桐子林水轮机转轮采用了进口的KB密封，其密封性好、结构简单可靠、检修方便，耐油耐压，能防止漏油和水进入轮毂体，并能在不拆卸叶片的情况下更换轮叶密封，但在安装和运行中还需特别注意。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（2）关于空蚀磨损风险 桨叶采用抗空蚀、抗磨损并且具有焊接性能的不锈钢材料制造。在叶片外缘采用不锈钢抗汽蚀裙边，可以减小转轮室的容积损失,

5、改善叶片背面空蚀，加强了叶片端部强度，提高机组稳定性。 两个振动区：一个是机组本身的振动区，另一个是轮叶进入协联之前的振动区；安宁河中泥沙含量较大，如水轮机运行在偏离最佳工况，将加深空蚀的破坏强度。 日常运行中应根据水库来水情况及时向电网调度机构申请合理的负荷,尽量避免机组运行在振动区或减少在振动区的运行时间,从而在一定程度上减轻水轮机空蚀磨损。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（3）关于抬机风险为预防抬机，水轮机调速器的接力器设置了分段关闭装置，在顶盖上装设了真空破坏阀，并设置止推装置来限制抬机。止推装置：在水轮机导流锥下表面设置有抬机控制环，防止过量抬机，抬机控制环为青铜和连续环

6、状结构。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（4）关于导叶与桨叶协联关系破坏风险 当调速器轮叶协联关系不正确时，首先检查水头整定值是否与实际运行的机组水头值一致，若不一致则立即调整一致，同时检查水头传感器输出是否准确。然后，调整机组的工况，通过快速开启导叶，或是缓慢调节负荷来将轮叶拖入协联曲线内，进而改善机组的运行状况。如果是导叶调节系统故障导致协联破坏时，应手动调整导叶开度，改变轮叶的协联关系。快开导叶慢调负荷改变水头机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控（5）关于真空破坏阀损坏风险采用的吸力式真空破坏阀在设计、制造上进行了优化，但受该阀结构特性及水轮机运行工况的影响，真空破坏

7、阀仍可能动作不可靠而影响机组安全稳定运行，因此在运行中应加强监视。 看外观查看真空破坏阀外观是否完好，阀体有无发卡变形，有无返水现象，及时发现及时处理。听声音能听到真空阀坏阀处有较大异常的金属撞击声，则说明阀杆可能变形、发卡、垫片破损等。查水位若顶盖水位有快速上涨情况，除了主轴密封不严外，也有可能是真空破坏阀关闭不严造成。机组机组运行风险分析及预控运行风险分析及预控水轮机相关问题3 桐子林电站2#机叶片出水边修型后，叶片修型线型与样板之间局部存在2-3mm 间隙,此处叶片厚度约为25mm。根据国标GB/T10969-2008，叶片出水边厚度允许最大误差为15%。据此换算，叶片出水边厚度为25m

8、m 的厚度允许最大误差为3.75mm。 通常，为了更好的质量控制，哈电在图纸上提出样板间隙不大于1mm 的要求。由于现场施工条件等因素影响，导致最后结果出现样板间隙局部大于预期1mm 的情况。哈电对此现象进行分析后，认为该结果不会对机组的正常运行产生影响。 1.叶片修形对转轮、转轮室、尾水管进行着色渗透探伤检查，发现#5叶片#3螺栓封盖板有一个4的气孔，对气孔进行了打磨补焊处理并经探伤检查合格；对蜗壳进行检查，发现蜗壳焊缝有5处裂纹。2.裂纹对导水机构检查，发现所有活动导叶立面密封条均严重老化破损，对所有导叶立面密封条进行更换。3.导叶立面密封老化3号机受油器存在漏油现象，导致油压装置压力突然

9、降低，压油泵频繁启动。受油器回复杆存在轻微磨损情况。4.受油器真空破坏阀外观检查无异常，对真空破坏阀进行密封性能试验，发现#24真空破坏阀阀盘渗水，分解#24真空破坏阀检查，发现阀盘上的6密封条老化破损。5.真空破坏阀机组经常出现主轴密封水流量低的情况，主要原因为主轴密封的材料和安装原因。本次2号机检修中发现，上层密封块磨损严重，下层密封块压紧弹簧断裂一根，对上层密封块进行全部更换，对断裂的下层密封块压紧弹簧进行更换，并在每个密封块内侧沟槽进水边增加了一个进水孔，回装后通清洁水检查，流量计显示流量为7m/h。6.主轴密封盘形阀关闭不严或无法关闭至全关位置。对尾水盘形阀、蜗壳盘形阀进行检查，发现蜗壳盘形阀阀盘处有大量渣滓和淤泥。7.盘形阀下导摆度超标检查处理，下导摆度超标检查，盘车测量机组轴线，发现上导摆度为0.078mm，水导摆度为0.014mm，检查发现上导瓦、下导瓦、水导瓦间隙值均与安装时有偏差，上、下导瓦抗重螺栓