岸堤水库电站转轮气蚀的维护（刘琰,马向前,刘法刚）

时间：2022-02-21 15:35:22 浏览量：次

临沂市岸堤水库电站是山东省最大的小水电站，共6台机组，总装机容量6750 kW。其中，1号机组设计水头19m，于1996年进行机组增容改造，装机容量增为2200kW，设计流量14.3m3/s，为轴流式。运行期间先后进来了4次设备小修，2004年10月进行了设备扩大性大修。

1 转轮气蚀前期研究综述

对于气蚀现象的处理，早在上世纪70年代末80年代初，水利水电方面的专家，就提出了采用环氧树脂和乙二胺，按照3：7的比例，加上适量的金刚砂和石英砂，涂抹气蚀部位的方案。通过近几十年的实践，这一方案在处理转轮室内部气蚀时，收到了比较理想的效果，但在处理转轮气蚀问题上，效果甚微。早在1985年，我们曾对4号机组的转轮按照此方案进行过气蚀处理，处理完毕后，运行仅4个月的时间，就发现这种环氧树脂和乙二胺及金刚砂和石英砂的混合填充物脱落，不得不进行二次填充，没有从根本上解决问题。

水轮机制造厂家也没有间断消除转轮气蚀现象的研究，多是在转轮设计吸出高程上下功夫。鉴于主轴封水、机组效率等其他一系列的问题都是水轮机设计技术课题，转轮设计吸出高程也只能在1.0-1.2m的小范围内进行调节，该研究思路也没有从根本上解决转轮的气蚀问题。因此，水轮机制造商就在转轮材料上下功夫，生产不锈钢转轮。这种不锈钢转轮价格昂贵，几乎是普通转轮的25倍，大大增加了小水电行业的建设成本和维修成本。虽然这个方案基本可以解决气蚀问题，增加转轮的使用寿命，但这种高投入的可行性尚需进一步的讨论。

2 岸堤水库电站转轮气蚀情况及维护工艺

岸堤水库电站1号机组进行设备大修时，发现转轮和转轮室气蚀严重，特别是转轮的气蚀，气蚀面积约为转轮叶面面积的1/3，每个叶片的穿孔面积也约有150cm2；转轮室气蚀成蜂窝状，最大蜂窝直径约0.6cm，深度约0.4cm。

转轮室的气蚀采用常规处理方法，用环氧树脂和乙二胺按3：7的比例与适量水泥混和，涂抹填充气蚀孔；转轮气蚀较为严重的，在穿孔处使用钢板作为焊接骨架，采用不锈钢补焊技术修正被气蚀的转轮。保证补焊后的转轮保持原有的曲面不产生焊接变形，是实施该技术工艺的关键所在。通过大量的实验，总结了一条“先焊接、后整形”的工艺流程，解决了补焊变形难题。也就是说，允许焊接过程中转轮轻微变形，但焊接工艺要求实施过量焊接，对过量焊接的转轮进行二次整形，在二次整形工序中，塑造转轮原形。

2.1 实施补焊前的前期工作

修复前详细测量气蚀部位、气蚀深度和面积及有关控制形态尺寸，用石膏对各叶片印模，作为焊后曲线校核标准。蜂窝状组织和失去光泽的金属面，在打磨时每隔一段距离留1块“高点”暂不打磨，补焊时以此作为焊时曲线参考标准，待其它补焊处理完成后再对这些“高点”进行处理。

2.2 实施补焊

首先做好室内升温保温工作使补焊全过程在较高的温度下进行，以防气温变化过快热胀冷缩而引起的补焊拉裂。

焊接时采用短弧间隔补焊，不能一次焊完和挨着焊。叶片焊时，避免集中过热使叶片产生较大变形，过量焊补以备整形打磨所需。

2.3 焊后整型打磨抛光

焊后整形打磨抛光，根据印模对叶片校核整形后，采用角向磨光机及轴磨机，先用磨光砂轮片对过量焊补处粗磨，待接近“高点”后再用砂纸磨光片精磨，最后用研磨膏和羊毛毡抛光片对叶片全面抛光，光洁度达到6级以上。

3 主要创新

1）不锈钢补焊技术，回避了用环氧树脂和乙二胺混合物处理转轮气蚀带来的气蚀填充材料和原材料结合力不足的难题。

2）最大限度地发挥了普通转轮和不锈钢转轮的优点，也最大限度地回避了普通转轮和不锈钢转轮的缺点。

3）定期对转轮进行打磨抛光，通过运行检验增强光洁度能有效地减轻气蚀。

4）降低了设备维修成本。根据岸堤水库电站1号机组转轮气蚀情况，按照常规观点，已属报废转轮。采用这种不锈钢补焊技术，使该废旧转轮得到了再利用，大大节约了维修成本，比更换同型号的不锈钢转轮节约资金95％，只此1项就使投资减少近20万元。

4 运行效果

机组72h试运行数据：蜗壳压力2kg/cm2，调速器开度为71％时，可以接带无功负荷900kvar、有功负荷2200kW，机组满负荷运行；开度为64％时，可接带无功负荷750kvar、有功负荷2010kw。机组满负荷运行时，水导（氟塑瓦）摆度约38～40丝，下导摆度约7～9丝，滑环摆度19～20丝；推力轴承温度为36°～37°，下导轴承温度为43°～47°，水导轴承温度为30°～31°，推力轴承油温为32°～33°。各项参数符合有关技术标准。

该机组大修后，已经连续安全运行514d，发电超过2400万kW•h，再度气蚀现象轻微。

5 结论

转轮气蚀是水电站存在的普遍问题，严重影响水轮机的出力及设备的使用寿命。不锈钢补焊技术和定期抛光打磨技术经过实践证明能较好地解决该问题。

该方案效果显著，在低维修成本的情况下大大延长了转轮的使用寿命，增长了检修周期，提高了电站的经济效益和社会效益。

作者简介：

刘琰（1979-），男，助理工程师，主要从事水利水电工程与运行管理和城市调度工作。

马向前（1978-），男，助理工程师，主要从事水利水电工程与运行管理工作。

刘法刚（1972-），男，助理工程师，主要从事小水电运行管理工作。

董涛（1980-），男，助理工程师，主要从事小水电运行管理工作。

来源：《小水电》2008.2

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