轴流转浆式水 轮机 转轮 漏 油处理

轴流转浆式水 轮机 转轮 漏 油处理

张晶晶

国家电投集团黄河电力检修工程有限公司甘肃项目部，甘肃 兰州 730070

摘要:八盘峡水电站经过多年的检修，已经积累了不少水轮机部件检修、安装的经验，通过对轴流转浆式水轮机转轮漏油故障的原因分析及处理，总结出了在施工现场进行密封漏油处理的经验，为确保机组正常安全、经济运行及水资源不受水轮机转轮漏油污染做了有益的探索和试验。

关键词：轴流转浆式水轮机转轮；漏油问题；处理

随着社会经济的快速发展，商业、工业和生活对电力的需求不断增加，我国电力供应紧张，传统火电发电具有高污染、高成本的弊端，开发新能源替代传统发电形式迫在眉睫。火电发电是继传统火电站之后最重要的发电形式，水电发电已成为缓解供电紧张、克服传统火电发电不足的重要手段。而水轮机主要由转轮、导叶、导水控制机构、尾管、蜗壳等基本部件组成。因此，科学合理地维护水轮机，保证水轮机的高效、安全运行是十分必要的。

1 轴流转浆式水轮概述

轴流式浆状水轮机又称卡普兰式水轮机，因为水轮机转轮叶片进出的水流是轴向的，所以又称轴流式水轮机。轴流式水轮机适用水头为2～70米，是一种低水头大流量水轮机，单个设备的容量从几千瓦到几百千瓦不等。八盘峡水电站是黄河干流上的一座低水头、河床式径流电站，位于甘肃省兰州市西固区，距兰州市中心52公里。该电站共装有五台单机容量为36MW的轴流转浆式水轮发电机组，其中一单元的1#、2#机组由哈尔滨电机厂制造，二单元的3#、4#、5#机组由瑞典KMW公司制造；在1997年扩建安装了6#机组，容量40MW，现装机共6台，总装机容量为22万千瓦。

轴流式水轮机有两种类型:轴流转桨式和轴流定桨式。轴流式水轮机的水轮机室、导水机构、尾水管同混流式水轮机基本相同，不再重复。

轴流转桨式水轮机的转轮由轮毂、叶片、泄水锥三部分组成。在轮毅的周围悬臂安放叶片，在轮毅的内部装置着转动叶片的操作机构，其下部连接泄水锥，叶片与轮毅接触处设有密封装置，用以防止漏油和漏水。叶片是扭曲面，边缘薄根部厚，其外形与螺旋桨相似，根部用法兰固定在轮毅上。叶片的数目视转轮的工作水头而定，通常为3-8片，但不得少于3片。叶片数目的多少随水头的增高而增多。

2 转桨式水轮机转轮漏油原因及其防止措施

2.1 密封结构及设计

汽轮机转轮叶片密封结构设计不合理，运行中轮体变形，会使叶片密封装置不能达到防止漏油或进水的功能。为了减少密封油的泄漏，需要对密封结构进行优化，防止密封结构变形。

2.2 密封圈密封圈材质选择不当

密封环设计的易用性、密封环尺寸的不合理、密封环冲压工艺的不合理、密封环的老化变形是造成密封环漏油的主要原因。压紧密封圈时，需要准确把握和控制热压材料的收缩率。如果控制不当，压紧密封圈往往小于设计的尺寸要求。当枢轴旋转时，密封面摩擦受热，橡胶密封圈受热后会剧烈收缩，造成密封圈损坏，失去密封性能。因此，热压时应严格控制热压收缩率，使其形状和尺寸尽可能满足设计要求，以避免产生卡夫1焦耳效应，密封圈内径应大于或等于支点直径，以避免“入”形密封圈处于拉扯状态。密封圈材料一般采用复合橡胶，弹性好、表面光滑，装配时具有一定的压实量。由于密封圈材料老化，使用寿命长，容易失去其应有的弹性，表面出现大量裂纹，严重降低了密封圈的防漏效果。在安装密封圈时，要注意粘住刀片的轴颈，避免切割橡胶密封圈的顶端，防止泄漏。

2.3 顶紧环

顶紧环由于设计、制造、安装等原因易产生变形发卡以及顶紧弹簧受压不均等问题,解决办法有:(l)提高顶紧环制造与加工精度；(2)顶紧环经退火处理,以消除内应力；(3)安装顶紧环时,控制安装误差。如果渗漏试验结果表明有渗漏现象,可调整特殊螺钉,使弹簧顶紧力增加；(4)适当增大顶紧环与轮体间隙；(5)将整体顶紧环改为分瓣顶紧环。

2.4 叶片轴瓦

叶片轴承不同心，轴承材料不好，轴承磨损会导致叶片轴颈与轴承之间的间隙过大，超过设计间隙，使压力油腔油柱油，压力板与传动轴之间的间隙过大，叶片铜瓦磨损严重。改进方法包括所有铜瓦，叶片尺寸轴承，保证同心度，轴和轴承间隙满足优化设计要求。

2.5 叶片轴颈

叶片轴颈粗糙度大,达不到设计要求。叶片轴颈磨损挂伤,对密封都有不良影响二可采用补焊、打磨的工艺重新修好叶片轴颈,使其粗糙度达到要求。

3 施工处理过程

主要工作工艺过程为:(1)首先抽干尾水,并在转轮下方用钢管搭设工作平台,平台高度为工作人员在转轮下方工作方便之高度,约离泄水锥1.2 m,平台上方搭设木版，木版上方铺5 mm厚石棉板用于防火,尾水进人孔处摆放灭火器及气割设备。(2)用气割火焰加热去掉原铅封，此时转轮内油不能放掉,用于操作转动叶片。(3)当叶片一周原铅封全部去掉后逐一拆下压环,并在转轮体和压环上作好位置标记。(4)当压环全部拆下后，从泄水锥处将转轮内油全部放出。(5)用稀料清洗压盖、枢轴,仔细检查剪下的原密封圈,查明泄油的原因。(6)经最后检查确认泄油的原因为原“入”密封圈B断面边缘有2处破损,A面边缘有一处破损,漏油为“入”密封圈损坏所致。4块压盖合缝处加工导角均不光滑、锈蚀比较严重并有轻微气蚀。(7)在叶片上将“入”密封圈模具点焊定位。(8)按橡胶制品硫化工艺对新密封圈进行胶接。首先剪断新密封圈(计算好橡胶圈加热后的拉伸量)放人模具,填充配料，压紧。用气焊火焰左右上下逐渐将模具加热到190℃左右。停留25 min固化冷却。(9)打开模具后观察胶接后效果与整圈基本一致。(10)按照“λ”密封装配工艺仔细认真装配密封圈及按照编号回装压盖。(11)确认装配工艺安全符合要求后充油。在油压达到额定压力50%时空载转动，将全部密封螺钉上紧并转动叶片检查不漏。(12)将压力达到额定压力100%,观察没有漏油。(13)按转轮验收规程每20 min对转轮叶片进行一次开关(即全开一全关；全关一全开为一次)并作好记录,观察油压变化及漏油变化。(14)当试验到7h时发现叶片根部开始渗油,随即并大最漏油，立即关闭油压,停止试验。(15)第二天,将叶片重新按原工艺拆开,发现为“入”密封圈外圆有一处划痕,确认为装配时不小心造成的碰伤。(16)按原工艺重新硫化胶接新圈,并将密封圈涂少量黄油仔细装配。(17)对紧固螺钉进行封堵。因原材料为铅,但在机坑内无法进行传统工艺的铅封,因而采用环氧树脂进行密封。环氧密封后经过72h固化,使其强度达到要求。(18)封闭尾水及蜗壳进人门。(19)机组72 h带负荷试运转,经检验转轮无漏油，压油泵工作正常,证明密封更换成功。

4 结语

综上所述，由于各种原因，该类转轮体在运行过程中有时会发生漏油现象，严重危及设备的安全运行，漏出的油会污染环境和饮用水源，而且处理转轮漏油的周期较长，需要耗费大量的人力、物力，一般会造成较大的直接和间接的经济损失。因此如何保证该类转轮体在正常设备检修间隔内不漏油显得尤为重要，具有较高的经济价值和社会价值。

参考文献：

[1]王星志.轴流转桨式水轮机漏油的处理[J].水电站机电技术,1997.

[2]徐宏光.轴流转桨式转轮关键部件设计及其实验研究[D].哈尔滨工业大学,2017