铜街子水电站12号机组转轮室钢板撕裂原因浅析及处理

易旭涛，严映峰

(国电大渡河公司龚嘴水力发电总厂，四川乐山 614900)

铜街子水电站12号机组转轮室钢板撕裂原因浅析及处理

易旭涛，严映峰

(国电大渡河公司龚嘴水力发电总厂，四川乐山 614900)

铜街子水电站位于乐山市境内的大渡河干流上，电站设计安装有4台单机容量为150 MW的轴流转桨式机组。2012年，12号机组增容改造至175 MW。增容改造更换了水轮机转轮、支持盖、转子磁极、定子铁芯、线棒等部件，但未对转轮室进行改造。增容改造后发电机型号为SF175－68/12800、水轮机型号为ZZD642－LH－850。针对铜街子水电站12号机组检修过程中发现的转轮室钢板撕裂问题，浅析了其产生的原因，简单介绍了处理方法。

转轮室;撕裂;原因;处理方法;铜街子水电站

1 概述

铜街子水电站12号机组于1993年6月正式投入运行，额定出力150 MW，水轮机型号为ZZ440－LH－850。2012年5月12号机组完成增容改造，额定出力提高至175 MW，水轮机型号为ZZD642－LH－850，桨叶叶片数量为5片，叶片有裙边。2012年7月12号机组在60～145 MW负荷区域运行时出现了较为明显的涡带撞击声，通过振摆在线监测装置历史数据发现12号机组各监测点振动和摆度未见明显上升，但顶盖振动5倍、10倍转频分量明显。2013年2月12号机组涡带撞击声负荷区域扩大至60～165 MW。2013年3月12日，12号机组按计划停机检修时发现转轮室有大块钢板被撕裂，经PT着色探伤发现转轮室钢板、座环与转轮室及尾水锥管与转轮室之间的焊缝有多处裂纹(图1、2)。

2 故障原因浅析

2.1 故障现象诊断

图1 转轮室撕裂钢板

图2 转轮室与尾水管焊缝裂纹

2012年7月，我厂首次发现12号机组尾水管存在较为明显的涡带撞击声，针对此情况我厂进行了认真分析并联系设计制造厂家来厂进行试验，但试验发现机组各部振摆、压力脉动均正常，同时确认涡带撞击声频率为5倍转频(桨叶叶片数量也为5片)。当时怀疑产生涡带撞击声的原因有两个:一是由于流道内装配上的机械问题;二是由于改造水轮机叶片加装了裙边，机组在部分负荷区运行时水流在叶片裙边上产生的涡流造成的。

2.2 原因浅析

2013年3月，12号机组停机检修时发现转轮室大块钢板被撕裂后，我厂同机组设计制造厂家进行了多次讨论，同时设计制造厂家组织水力设计和结构设计等多个专家对铜街子水电站12号机组转轮室钢板撕裂问题进行了充分讨论，分析认为:12号机组的涡带撞击声是由转轮室局部破损造成的。12号机组已运行20余年，转轮室老混凝土收缩后与钢板之间存在间隙，且大渡河中金刚砂含量较高，转轮室在水流磨蚀和水压力作用下局部焊缝处很可能出现微裂纹，微裂纹经扩散后导致转轮室出现局部破损，随着破损面积加大，机组涡带撞击声负荷区也随之扩大。

3 处理情况

3.1 钢板撕裂部分的处理

(1)混凝土浇筑。

首先将原来老的混凝土打掉，并保证老混凝土距转轮室钢板150 mm左右;然后在撕裂部分三个方格内各焊接一个拉筋钢板，用来连接新钢板;然后在老混凝土上钻孔，灌水泥砂浆，每个方格内打入4根φ20的螺纹钢，螺纹钢打入深度在200 mm左右;最后浇筑高强度混凝土并需保证混凝土的平整度，为随后安装的新钢板做好准备。

(2)钢板更换。

由于该段转轮室的钢板是一个φ8 508的圆环，需要成型压制，我厂联系制造厂家按撕裂部分加工了两块钢板并打好破口。首先将成型钢板吊装到位进行预装，待预装合格后点焊牢固，然后逐条焊接，控制好焊接工艺，注意消除应力集中，防止产生气孔和夹渣现象，然后通过塞焊孔将拉筋钢板和转轮室新钢板连接牢固;最后对焊缝进行铲磨和超声波探伤，检查焊接质量，对存在问题的焊缝刨开重新焊接和探伤，直到质量合格，新钢板焊接后的情况见图3。

(3)补强灌浆。

新钢板焊接合格后从预留的灌浆孔进行环氧补强灌浆，灌浆压力为0.6 MPa左右，确保环氧树脂胶将混凝土与钢板之间的空隙填实。待环氧凝固后对转轮室灌浆部位进行锤击法检查，对发现还有空响的重新钻孔进行补强灌浆，确保所有部位填实。

3.2 其余部分裂纹的处理

图3 新钢板焊接后

转轮室与尾水管、转轮室与座环的焊缝裂纹较深，长度较长，将其全部刨开，刨开深度为10 mm左右;对于其余存在裂纹的地方均全部刨开至裂纹根部，然后进行焊接并做好焊接工艺控制，逐条施焊。焊接完毕，全部进行了铲磨(图4)。

图4 转轮室与尾水管焊缝裂纹处理后

3.3 整体着色探伤

所有焊接工作结束后，再次对转轮室进行PT着色探伤，未发现新的裂纹，所有焊接部位未发现气孔、夹渣等现象。

4 结语

铜街子水电站12号机组转轮室处理完毕于2013年4月8日正式投入运行，机组各部位振摆、压力脉动正常，尾水管涡带撞击声较大问题得到了有效治理。简单介绍了铜街子水电站12号机组转轮室钢板撕裂的现象、诊断过程、原因分析及处理过程，对国内同类型水轮发电机组具有一定的参考和借鉴价值。

［1］郑源，鞠小明，程云山.水轮机［M］.北京:中国水利水电出版社，2007.

(责任编辑:李燕辉)

TV7;TV734;TV738

B

1001-2184(2013)增-0157-02

2013-07-11

易旭涛(1983-)，男，四川成都人，工程师，学士，从事水电站设备检修、维护及技术管理工作;

严映峰(1968-)，男，四川资阳人，副厂长，工程师，从事水电厂技术及管理工作.