分析水电厂水轮机导叶漏水原因分析及处理

王亮

【摘 要】水轮机作为水电厂中驱动发电机发电的重要动力器械，其虽然能够将水流能量稳定的转化为旋转机械能，为水电站运行提供动力支撑，但水轮机导叶在半闭状态下存在的漏水超标现象却也同样造成了严重的水能资源浪费，并对水电站的运行管理带来了很多的困难。为此，本文结合水电厂水轮机导叶漏水的实际情况，对漏水超标的主要原因进行了分析，并在此基础上为水轮机导叶漏水超标问题的处理提出了一些建议。

【关键词】水电厂;水轮机;导叶;漏水超标

引言：水轮机导叶的漏水超标问题不仅会限制水电厂水能利用率及发电量的提升，降低水电厂整体经济效益，同时还可能会使水电机组出现无法及时停机、导叶间隙气蚀、停机后自转等诸多问题，给水电机组的正常运行带来巨大的安全隐患。因此，对于水电厂来说，水轮机导叶漏水超标问题的影响是非常之大的，而要想保证水电长的安全、稳定、高效运行，则需要明确水轮机导叶漏水超标的原因，并采取针对性的处理措施。

一、水电厂水轮机导叶漏水超标的主要原因

（一）接力器设计安装问题

接力器作为水轮机中导水机构的控制装置，主要是通过摇杆来调节导水机构的开度大小，以实现对水流量、出力情况的准确控制，而在水轮机运行过程中，如果接力器存在设计或安装方面的问题，则会直接导致水轮机导叶的漏水超标。例如在设计阶段，由于水轮机的接力器通常会分别安装在机械锁锭与液压锁定两侧，如果两侧接力器的压紧行程在设计时未能保持一致，那么在接力器工作时，即便操作人员控制摇杆关闭导叶，控制环也会出现不同程度的倾斜，并带动拐臂向上运动，在这样的情况下，导叶立面会出现均匀的间隙，漏水量自然也会大大增加[1]。另外，在水轮发电机组中，水轮机接力器的推拉杆水平度应控制在0.1mm/m以内，才能够保证活导叶的正常开关，如果接力器活塞杆的水平度超出了这一标准，那么接力器控制环就会出现从水平旋转转为倾斜旋转，并使导叶里面间隙发生变化，这同样是导叶漏水超标的重要原因。

（二）导叶立面缝隙过大

从水轮机的设计原理与结构上来看，水轮机导叶在关闭后其立面本身就存在存在着一定的缝隙，因此水轮机导叶漏水也同样属于正常现象，但由于水轮机导叶立面的缝隙与漏水量直接相关，因此如果立面缝隙大小超出了正常标准，那么漏水量也会随之超标。例如在导叶全关状态下，除导叶体四分之一高度处外，其立面应保持严密，无任何间隙，而导叶体四分之一高度处的间隙也应控制在0.05mm以下，但在实际运行中，受密封条破损、加工不到位、设计要求不合理等诸多因素的影响，部分导叶体的该处间隙很可能会超出0.05mm，从而导致漏水量的增加。

（三）导叶端面缝隙过大

受加工工艺限制，水轮机导叶在与顶盖底环连接时，其接触面很难完全闭合，因此为控制水轮机导叶的漏水量，通常都会要求将水轮机导叶端面与顶盖底环间的上下总缝隙控制在0.6-1.0mm之间。在实际运行过程中，如果因导叶磨损、设计问题、加工问题等因素而出现端面缝隙超出标准的情况，也同样会导致导叶漏水超标问题。

（四）单侧水压过大

受水轮机结构特点影响，运行时引水室如果被水完全充满，那么其中的导叶与顶盖就都会受到单侧水压影响，在正常情况下，由于水轮机设计时都会充分考虑到单侧水压问题，并对导叶与顶盖的刚度进行控制，以使其免受单侧水压影响，但在实际运行阶段，如果引水室内的单侧水压过大或是导叶、顶盖刚度不足，那么二者就会出现不同程度的弹性变形，导叶端面与顶盖间的缝隙也会随之扩大，最终导致漏水量超标。

（五）各部位配件磨损

水轮机内部结构相对复杂，导叶与各个部件间的接触也比较多，虽然从设计的角度来看，其与各部件间接触位置的闭合度都比较高，即便存在缝隙，也能够控制在标准值以下，但在投入运行后，如果这些部位的配件出现磨损，那么缝隙就会逐渐产生、扩大，并使导叶漏水量增加。例如在很多水轮机导叶的上下端面处，都会用密封铜条进行密封，以避免该处出现漏水现象，一旦密封铜条磨损、密封效果下降，那么导叶漏水量自然就会随之增加。

二、水电厂水轮机导叶漏水超标问题的有效处理措施

（一）规范接力器设计与安装

水轮机接力器之所以会出现控制环倾斜旋转问题，主要是由于设计不合理以及安装不到位，因此为有效避免这类问题，控制水轮机导叶漏水量，首先还需对接力器的设计与安装进行规范。在设计方面，需要充分考虑到两侧接力器的压紧行程问题，根据水电厂实际需求及水轮机检修维护规程来确定合理的接力器压紧行程，并将其作为两侧接力器的设计、安装标准，以保证接力器压紧行程的一致性[2]。而在安装阶段，安装人员一方面要利用水准仪等专业仪器对接力器安装高程以及压紧行程进行控制、调整，保证实际参数能够与设计标准相符，将误差控制在规定范围内，在调整完后还要检查接力器的基础螺栓，如发现螺栓松动应及时将其紧固，避免接力器压紧形成出现变化。而在另一方面，则要按照设计标准对活塞杆水平度进行控制，如安装后活塞管水平度仍高于0.1mm/m的标准值，则应在接力器端盖与基础间添加垫片，将水平度调整至标准范围内后再将接力器活塞杆位置固定，连接双连板。

（二）导叶立面缝隙处理

针对导叶立面缝隙过大的问题，检修人员首先需要利用塞尺对安装好的水轮机进行检查，测量其导叶立面处的间隙是否符合标准，如局部间隙在0.1mm以内，间隙总长度低于導叶高度的四分之一，则说明导叶立面间隙符合标准，导叶漏水超标问题与立面缝隙无关，反之则要不符合标准的间隙进行调整[3]。从具体调整措施上来看，导叶立面缝隙的调整通常都是要先将缝隙过大处标注出来，并查明缝隙过大的原因，如因松动、受压变形等因素导致缝隙过大，则可将拆下后的导叶用钢丝绳捆绑缠绕起来，之后拉紧钢丝，利用锤或者千斤顶将间隙大的导叶关紧并分布均匀。如因气蚀、磨损等原因而导致缝隙过大，则可通过补焊不锈钢焊条或钢板的方式来进行修补，这样既可以填补因磨损、气蚀产生的缝隙，也可以避免该处再次出现气蚀、磨损问题。

（三）导叶端面缝隙处理

与导叶立面缝隙处理不同的是，导叶端面的缝隙处理主要调整螺栓和间隙调整板来实现，在调整之前，同样需要先对导叶端面与顶盖底环间的缝隙进行测量，并将测量数据与设计值进行比对，如缝隙超出设计标准值，则应将缝隙处标注出来，并利用间隙调整板进行刨削加工，加工完成后安装调整板，把紧调整螺栓，复测导叶端面间隙是否符合设计规范，对仍不合格的取出调整板进行二次加工，直至安装调整板测量端面间隙合格。

（四）单侧水压问题处理

在水轮机运行过程中，导叶与顶盖所受到的单侧水压问题是由水轮机设计结构所决定的，很难完全进行规避，因此为避免导叶漏水超标问题，还需从导叶与顶盖的自身强度入手，先根据水轮机设计图纸及相关设计参数，对导叶与顶盖所受到的单侧水压进行测试，确定准确的压力值，之后则要按照压力值对导叶与顶盖所需设计刚度进行计算，并通过材料、加工工艺的调整来提升水轮机导叶与顶盖刚度，保证其能够承受引水室内的最大单侧水压。

（五）配件定期更换

对于水轮机内部配件磨损的问题，检修人员需要定期对水轮机内部配件进行检查，并记录各位置配件的磨损程度，如导叶端面密封铜条等零件出现严重磨损，则应立即对其进行更换，并采取相应的防磨损措施。例如导叶轴套及轴颈处的磨损就可以采用耐磨性强的聚胺脂材料进行更换，并采取Y形组合方式进行密封。

结束语：从总体上来看，水轮机导叶漏水超标问题的原因是比较多样的，如配件磨损、导叶立面与端面缝隙过大、接力器安装不合理等都可能会使漏水量增加，但只要能够明确问题原因，并采取针对性的处理措施，漏水超标问题仍然能够得到有效控制的。

参考文献：

[1]周金明，张庆忠，王建忠等.大山口水电厂水轮机导叶漏水原因分析及处理[J].中国设备工程，2018（01）：92-93.

[2]赵当.水轮机导水机构漏水影响原因分析及处理[J].科技风，2013（23）：13.

[3]薛兰英.水轮机导水机构设计的优化技术[J].科技创业家，2012（21）：71.

（作者单位：松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂机械工程处）