浅谈水轮机转轮的检修

浅谈水轮机转轮的检修

曲海廷

（黄河电力检修工程有限公司青海西宁810016）

摘要：水轮机具有转化率高，运行成本低的优势，因此在水能的利用中，充当了不可代替的角色。但在运转中，容易受到泥沙的磨损和气蚀破坏而产生疲劳现象，从而降低了水轮机的运行效率。因此及时对水轮机转轮进行检修显得格外重要。本文以水轮机转轮为研究对象，探讨具体缺陷问题，并提出检修措施建议，以期为水轮机的检修提供一点实际经验。

关键词：水轮机；转轮；检修

1水轮机运行概述

随着社会经济迅速发展，商业、工业以及生活等用电需求量不断增长，导致我国供电紧张局面产生，并且传统的火力发电存在高污染和高成本等缺点，急需发展新能源来替代传统的发电形式。而水利发电是传统火力发电站之后最重要发电形式，水利发电成为缓解供电紧张和克服传统火力发电缺点的重要手段。然而水轮机主要由转轮、导叶、导水控制机构、尾水管和蜗壳等基本部件组成，在发电运行中，各个部件能否正常工作又关系整个水轮机组的运行稳定性，直接影响水电站的发电任务。因此，研究水轮机运行检修问题，有助于水轮机科学合理的维护和保障水轮机高效安全的运作。

2水轮机转轮问题分析

电站安全运行为国家创造了巨大的经济效益，同时，由于设计经验的缺乏，加工能力的限制，以及电站运行工况等多种因素的影响，也暴露出许多问题，存在问题最多的是水轮机部分，而破坏最严重的部分为转轮并日益突出，已经危及机组的安全运行。下面针对转轮常见问题进行阐述：

2.1泥沙对转轮的损耗

泥沙会造成转轮的非正常损耗，损耗程度取决于泥沙量的多少。通常来说，未经处理的水或多或少都含有一定量的泥沙，当含有泥沙的水流过水轮机时，会对管道造成相应的磨损，使管道出现变形、变薄等问题，严重的甚至会造成转轮轮叶损坏。水中所含有的泥沙，除了会造成转轮的非正常损耗外，还会进一步加剧气蚀对转轮的破坏。

2.2转轮裂纹问题

水轮机转轮出现裂纹的原因，大体上可以归类为以下这几点：（1）转轮在焊接上存在着一定的风险。针对转轮所采取的主要是焊接结构，也即是针对转轮的叶片、上冠、下环等采取单独的铸造方法，然后利用焊接手段组装而成。利用这种工艺方法，能够取得较好的经济效果，但是由于转轮叶片比较大，相对笨重，而且形状、尺寸都不规则，组焊时的操作空间较为狭窄，给焊接工作带来了较大的困难，加上焊接人员技能水平的高低不一，这些因素都给焊接质量带来了一定的影响，当转轮叶片的焊缝质量得不到保证时，会造成后期出现裂纹。（2）转轮自身出现的形变问题。转轮叶片中，其出水边的强度最弱，且分瓣转轮由于在出水边不断运转，会对其产生较强的压力，同时出水边部位的气蚀现象最明显，这些也是导致转轮叶片部位产生裂纹的重要因素之一。（3）甩负荷运行的问题。机组在调峰时，水轮机组负荷发生变化，转轮叶片的载荷也随之发生变化，受力大小和方向也相应改变，转轮叶片在这种交变应力的反复作用下容易产生疲劳裂纹。可见，机组在运行过程中甩负荷会给转轮叶片产生裂纹带来促进的作用。（4）尾水管压力所产生的影响。在水轮机运行的过程中，尾水管上会出现涡带，这就势必会对水流产生一些影响，并出现一定量的脉动压力，通过传播，这股压力会对转轮叶片造成影响，进而使叶片发生共振，导致转轮叶片上产生裂纹。

2.3水轮机空化与空蚀

转轮运行过程中经常出现空化或空蚀现象，转轮抗腐蚀的性能与它组织表面光滑、细密的程度成正比关系，由于转轮的加工工艺、热处理、材质与性能指标、水轮机运行的水质环境等因素，转轮在运行中经常会出现空化、空蚀乃至断裂，且设备过于频繁的震动也会导致转轮裂纹出现，增加了水轮机运行的故障几率。

3水轮机转轮检修的措施建议

用电需求量逐渐增大，对供电质量的要求也变得越来越高。无论是从可持续发展观的角度来看，还是从促进社会发展的角度来看，都应该大力推广水轮机在发电过程中的应用并加大检修力度，只有这样，才能在保证供电质量的同时，减少对不可再生资源的消耗，实现清洁发电，为人与自然的协调发展奠定基础。

3.1提高焊接水平

焊接是水轮机维修中的常用技术之一，能够有效修补泥沙和水压对水轮机转轮所造成的非正常损耗。焊接技术在水轮机转轮维修中的应用包括以下几点。

（1）清除多余部分。在进行焊接之前，应该先清理转轮表面，从而更好地分辨出磨损较为严重的地方，在维修中重点修补。比如，对于那些材料尚未完全脱落，但结构稳定性较差的地方，应及时将已经松动的材料剥离，然后进行打磨，并使用相同材质的材料进行修补、焊接。

（2）对水轮机的转轮进行加热。在对转轮进行维修的过程中，若维修面较大的话，则需要在维修之前对转轮的表面进行加热，多采用烘烤方式。有时也可根据实际情况进行简单加热，即用热水对无需维修的部分进行加热。

（3）保证填充材料与原材料的相似性。用来修补转轮的材料，应最大程度保证与转轮本身材料属性的相似性，从而有效提高焊接质量，防止水轮机使用过程中裂纹问题的出现。

（4）选择抗气蚀性好的材料。气蚀对转轮的损耗非常大，为了保证水轮机的高效运转，应选用材质较好的材料，将气蚀对转轮机的损耗降至最低。

（5）在对水轮机转轮裂纹进行修复的时候，通常采用小电流、窄焊道的手段，按照“镶边、分段、退步”的焊接流程进行操作。在这个过程中，为了能够消除焊接所产生的应力，除了退火层、第一道焊波之外，其余焊波均需要进行锤击操作。每完成一道焊波，需要马上进行锤击，这样可以使焊接所产生的收缩应力得到松弛。为了提升功效，也可以在焊接一层之后，进行统一化的锤击操作。在完成坡口焊接之后，不妨再焊接一层退火层，但这里需要注意，如果坡口位处在空蚀区，那么需要在最后两层，进行抗空蚀焊条堆焊，表面再焊接一层退火层。

3.2提高轮叶质量

轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。因此，必须要注重对轮叶生产品质的提升。首先，应注重样板的设计与制作。水轮机中的轮叶结构比较复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。在挑选样板时，可以优先选择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的运行需要。其次，必须要严格按照样板进行制作。在制作轮叶时，剖面上的一些曲线会出现偏差，此时就需要对照样板适当地进行打磨。

3.3加强水轮机运行中的检修维护

①加强实时状态监测，时刻要注重提高转轮元件的可靠程度，不断的改革创新与优化升级水轮机故障的维修模式，致力于强化故障处理效率并提供更加准确真实、科学合理的数据信息。②日常维护，建立完善的检修制度并严格贯彻落实，尽可能削弱因为人为检修原因以及元件自身原因造成的损失。③广泛搜集相关水轮转轮的档案资料，建立完善的档案资料库，以便于运行检修人员随时查阅学习。④提升检修人员的专业技术水平，加大对专业检修人员的招聘力度，打造一支优秀的水轮机检修团队。

4结束语

综上所述，水轮机在水电站中扮演着重要的角色，因此水电站要把水轮机在运行过程中的转轮故障处理摆放在突出的位置，从根源上减少或消除事故发生的概率，进而确保水轮机持久高效的运行。

参考文献：

[1]宋岩,宋喜杰,韩庆东.混流式水轮机不锈钢转轮气蚀产生原因及修复[J].水电站机电技术,2018,41(02):36-40.

[2]张铭一.水轮机运行中的故障分析及处理措施[J].建材与装饰,2018(06):286-287.

[3]王卫刚,栾少帅.100MW水轮机组转轮体叶片漏油原因分析及处理[J].内蒙古电力技术,2018,36(01):83-85.