青铜峡水电站轴流转桨式水轮机叶片密封性能检测

青铜峡水电站轴流转桨式水轮机叶片密封性能检测

1水轮发电机组青铜峡水电站位于宁夏青铜峡市。是黄河上游龙青段规划中的最后一座级水电站。电站以灌溉、发电为主,兼防洪、防凌、城市工业用水等多种效益的综合性水利枢纽工程,电站现装机9台水轮发电机组,总装机容量为30.2万kW,单机最大出力为37.2MW,年设计发电量13.5亿kW·h。9台水轮发电机组均为轴流转桨式水轮机,该类型转轮叶片的动作及密封性能的检修效果,对日后水轮发电机组的安全、稳定运行极为重要。2影响齿轮密封性能的因素轴流转桨式水轮机转轮叶片的旋转,是由转轮体内的活塞通过油压带动枢轴来实现的,正是由于该结构的特殊性,使得叶片处压力油的密封显得相对较为困难,而一旦出现较为严重的转轮叶片漏油情况,就会对水轮发电机组的安全、稳定运行造成极大的威胁。对转轮密封部件的检查、更换以及对转轮密封性能的检查试验,只有在水轮发电机组的A级检修过程中通过转轮耐压试验系统才能够实现,如果在检修过程中因为转轮耐压试验设备存在问题,造成转轮密封部件中的缺陷未能及时暴露出来,一旦转轮落入基坑,整个水轮发电机组回装完毕,在开机试验或使用过程中才发现转轮叶片漏油,那么在空间狭小的转轮室里处理该类问题就极为困难,且不容易彻底消除缺陷。所以一套有着良好性能的转轮耐压试验系统,会将水轮机转轮在检修过程中由于人为或设备原因而造成的缺陷,尽可能暴露出来,及时进行处理,有效防止因返工而造成人力、物力的浪费、甚至检修工期的延误。3在传统的转动压缩法中，存在着问题分析3.1青铜峡船轮发电机组改造方案青铜峡水电站原转轮耐压试验系统,是由上世纪70年代设计制造的,使用至今已有近40年的历史,由于当时的技术及设备等原因,加之使用年限长久,整个试验设备自动化程度低,设备打压过程中存在较多安全隐患,如油泵及电气部分老化严重,齿轮油泵工作效率低,管路多处渗漏且原设计无排油管路,安装位置相对固定、狭小等缺陷,无法满足青铜峡水电站水轮发电机组改造后,对新式转轮的耐压试验要求,因此该套系统的改造升级迫在眉睫。3.2复合机械设备及运行维护(1)由于对转轮耐压试验的技术要求十分严格,要求在转轮密封腔耐压和转轮上、下腔动作打压过程中,转轮密封腔耐压试验压力为0.5MPa,在试验压力下,保持24h,每1h叶片全行程动作2次,开关转轮叶片时,最低动作油压不超过工作压力的15%,如此繁琐的实验在旧耐压试验系统中,试验压力的高低和油泵的启停全靠人为控制,需要较多的检修工作人员,造成人力的浪费。(2)试验压力较高,旧压力控制系统非常落后,对人身及设备的安全存在隐患,在旧耐压实验系统中就曾出现过因人为失误或设备原因,使得压力瞬间过高而损坏试验设备的现象。(3)转轮密封腔试验耐压过程中,由于漏点过多使得打压泵一旦停止,系统便会泄压,不能实现系统压力稳定,因此必须靠油泵持续供油给压且通过操作油路给油阀来实现。(4)试验用油箱无排油系统,造成存油箱清扫、更换油品不方便。(5)试验用油箱内没有设置隔离洁净油和脏油的隔离网,不能保证进入转轮的油质符合设备用油标准,容易造成转轮缸体的划伤。(6)试验用油箱顶部没有设计油位观察孔,也未安装油位计,无法随时观察油箱内油位,容易造成油箱加油时跑油。(7)试验管路经过多次改接和配接,造成管路走向混乱,布置不合理,油箱不具备移动使用的条件。4新发动机压延试验系统的设计原理4.1复合式转轮油压试验针对旧转轮耐压试验系统调查现状,为满足未来水轮发电机组设备检修的需要,重新设计制造1套新的转轮耐压试验系统,该套设备应具备以下功能:(1)分别对应转轮密封腔耐压及转轮上、下腔打压试验的需要,在耐压试验管路上安装相应的控制元件,以实现整个试验过程的自动控制;(2)油箱容量应满足新式转轮用油需要,应能装下8t透平油;(3)安装油位计,设观察孔以便于监视集油箱油位;(4)在油箱内部加装滤油网,以保障进入转轮体内的油无杂质;(5)安装1套电气控制柜,以实现耐压系统自动或电、手动运行要求。4.2密封腔注油机装置机械系统设备布置见图1。(1)油箱。油箱外观尺寸设计为2.5m(长)×2m(宽)×1.6m(高)的长方体油箱。因为该油箱要装近8t重的油,考虑到其吊装及使用过程中的强度,因此侧面及顶部用10mm厚钢板,在底部及侧板采用∠50×50mm角钢焊接拉筋,底部采用18号工字钢焊接支撑。在箱体上方靠上游侧设置一观察孔,以便观察油位。在箱体内设置滤网。油箱顶部设置呼吸器和观察孔,在油箱上部设置吊点。(2)液位计。在箱体的上游侧安装一套磁翻板液位计,液位计自带油位过高过低2个接点输出,以便接入装置报警系统。液位计与箱体通过阀门(F7)连接。(3)油泵。在油箱上面安装2台齿轮泵(Y1、Y2),Y1用作集油箱的注、排油和密封腔的注、排油;Y2用作上、下腔的注、排油。因为该泵需具有加、排油功能,因此特配备具有正反转功能的油泵。油泵应为齿轮油泵,流量为5m3/h,排出压力为1MPa。(4)压力变送器。设置2个带显示的压力变送器(S1、S2),其中S1用作监视密封腔的压力和控制Y1的自动起停,Y1自动运行时,将密封腔的压力维持在4.8kg/cm2～5.2kg/cm2,在压力高于5.4kg/cm2或低于4.6kg/cm2时S1输出报警信号。S2用作监视上、下腔给油管的压力,在给油管压力高于定值时,S2输出控制Y2自动停止,如Y2没有自动停止,压力继续升高S2输出报警。(5)设置2块普通压力表(B1、B2),分别用于监视上、下腔的压力。(6)设置1块换向电磁阀,其作用是上、下腔的打压及回油时油路的电手动切换。因为电磁换向阀的存在,简化了大量的油管路及阀门,同时进一步提高该耐压试验系统的自动化程度。(7)设置8个普通阀门(F1～F8):在集油箱注油时F2开通,F1、F6关闭;在集油箱排油时F1开通,F2、F6关闭。在集油箱注满油密封腔试验时,F6开通,F1、F2关闭。在密封腔排油时F5、F6开通。当上腔排油时F3开通,F4关闭;当下腔排油时F4开通,F3关闭。F7、F8在通常情况处于开通状态,当油位计出现异常时关闭。(8)设置2个缓冲阀:用作在密封腔及上、下腔打压时,调节并控制油压的稳定,方便试验。(9)设置1套电气控制柜,用于控制油泵的起停和系统故障报警。4.3电气系统4.3.1油泵电机保护转轮密封腔打压试验时,TQK1-1开关把手放自动,使油泵打压,当压力变送器压力达到0.52MPa时,压力接点S1-2断开,停止油泵打压,当压力下降到0.48MPa时压力变送器常开接点S1-1闭合,油泵启动自动打压。保证密封腔压力实现0.5kg/cm2±4%恒压状态。如果手动打压,直接将开关把手放“手动”位置,使油泵打压。当油管路压力达到规定过高值时,变送器常开接点S1-3闭合回路报警。当控制回路有电源时,电源监视灯亮。在打压完毕后需要排油时,手动直接启动开关把手“排油”位置,启动油泵反转将密封腔的油抽回油箱。油箱注、排油时依靠TQK3-1切换来实现。油泵电机保护采用配套的热元件中断电路的方式,这也是最简单有效的保护方式。采用点亮报警灯和启动蜂鸣器同时进行的报警方式,有针对性的直观反映系统异常情况,能及时提醒试验人员发现试验系统的异常情况。4.3.2控制板压关闭转轮上、下腔打压试验时,启动开关把手,使油泵打压,当压力变送器压力达到最高上限值时,S2-1断开停止油泵打压,上腔和下腔油路改变,通过AN1、AN2手动改变电磁阀位置来实现。当油管路压力达到规定过高值时,变送器常开接点S2-2闭合回路报警,当控制回路有电源时,电源监视灯亮。在打压完毕后需要排油时,手动直接启动开关把手“排油”位置,启动油泵反转将上下腔的油抽回油箱。电机保护及报警方式同转轮密封腔打压试验的控制方式。5系统运行效果通过对机械和电气系统设备的制作,最终实现了新的转轮耐压试验系统,该系统特点如下:(1)系统具有较高的自动化程度。(1)当油箱加油时,如果油位超过液位计上限时便会停止加油。(2)由于转轮耐压试验需要连续做24h,每0.5h动作1次,需要较多的人力来完成该试验,由于改造后的系统电节点压力表的监视及电动换向阀的存在,就不需要有大量工作人员时时监护。(3)系统各部安装的压力变送器、压力表、液位计不仅为自动控制系统提供了控制参数,同时也直观地反应出了系统的运行工况。(4)控制元件不仅简洁而且集中布置在一面控制盘上,使试验操作变得简单快捷。(2)该系统具有更高的稳定性、安全性,在以往的耐压试验中,曾出现过由于人为或设备因素,打压时瞬间压力过高,造成压油管路爆裂,甚至转轮耐压试验盖崩出等事故,而新系统则通过电气设备对压力进行实时监控,一旦出现压力异常便会停止打压,同时发出报警。(3)该系统具有可移动性,由于新改造耐压系统其结构紧凑,而且加、排油总管路,以及电气控制柜拆装方便,同时油箱又具有可吊装性,使得该耐压系统的功能不仅仅局限于转轮耐压试验,还可以用于其它大型设备的打压,以及临时加、排油等功能。6转轮养殖试验该转轮耐压