魏名盛

摘要：目前在国内水电事业中应用到的轴流式水轮机主要有定浆式和转浆式两类，其中转浆式水轮机的转轮叶片能够根据水头和流量的变化进行转动使水轮机能够保持较高的效率，所以应用的最为广泛，在下面文章里，我们将针对水轮机转轮的检修工艺的优化措施进行探讨分析。

关键字：轴流转浆式；转轮结构；检修工艺；优化措施

随着水电事业的大力发展，我国目前的总装机容量已经处于世界第一的地位，目标在2020年达到3.8亿千瓦，有效了解决我国电力紧缺的状况。水轮机作为水电机组中最重要的设备，其运行维护质量直接影响着整个机组的安全稳定运行，尤其是在长期持续运行情况下，其检修工作质量就显得更为重要。轴流转浆式水轮机目前在水电机组中应用最为广泛。在下面这篇文章里，我们主要是针对轴流转浆式水轮机转轮的检修工艺进行分析，并针对转轮漏油问题的工艺改造进行探讨。

一.轴流转浆式水轮机转轮结构

轴流转浆式水轮机的叶片和导叶可随着工况的变化而变化，形成最优的协联关系，有效的提高了水轮机的的平均能源转化效率，扩大了运行范围，还能获得了稳定的运行特性，是非常值得推广的一种机型，在很多水域都有很好的应用表现，如水口电站单机20万KW、葛洲坝水电站上单机17万KW和12.5KW的机组就是轴流转浆式水轮机。转轮作为水轮机最重要的部分，主要是由叶片和轮毂两部分组成，其叶片表面为曲面，圆柱断面为翼型，根部较厚边缘较薄，叶片的数目主要是根据水头的大小来确定，一般是4-8片，叶片的转角一般在-15—+20之间。叶片的转动机构装在轮毂内，其动作是同调速器自动控制的，下图1位轴流转浆式水轮机结构的简图：

图1 轴流转浆式水轮机结构的简图

通过对图1的分析，我们可以看到其内部充满了油，利用油压来驱动叶片操作机构对叶片进行调整，从而达到最佳运转效率，为了防止漏油，密封是检修工作的重点。

二.检修工艺

在对水轮机转轮进行检修使，具体的主要工作包括下列几项：

2.1转轮内轴套更换

为满足长期运行需求，对转轮内轴套的要求是能承受低速重载荷、优秀的耐磨性、采用离心浇筑、内部致命缺陷少，在此我们选用高强度铜合金材质的轴套，为了保证轴套能按期正常加工、装配，在轴套制作时根据随机附带的尺寸再增加足够余量。轴套的固定我们选用冷套加打骑缝螺钉的方式，这样能够有效增大轴套的可靠性，保证其长期运行而不会发生变形移位。

2.2叶片密封更换（金属密封和橡胶密封）

在对叶片进行密封时宜采用金属密封+橡胶双向密封的方式，对密封件的尺寸同样需要做好余量以便于保证密封效果，在密封安装时，应严格按照相关作业指导书进行。

2.3活塞杆密封更换

在对密封压环进行选择时应充分考虑设计过程中存在的误差，在新的密封压环上留有加工余量，便于实测后保证相关尺寸。

2.4活塞缸、活塞、活塞环修复

对于损伤不严重的，可沿用原来的活塞环，在对其进行打磨、调整位置后再次使用；对于活塞、活塞缸则是根据损伤情况进行局部补焊、打磨的方式进行修复后使用。

2.5轮毂修复

长时间运行情况下，轮毂过流面容易出现了大量空蚀，主要是集中在浆叶进出水边附近，在检修时，可通过补焊不锈钢，再打磨来进行修复。

2.6主要螺栓无损探伤检查；

为了保证叶片螺栓、主轴联接螺栓等重要螺栓、螺母良好性能，在检修时应采用超声波检测、液体渗透检测相结合的方式对螺栓进行无损探伤，对于损伤严重无法继续使用的螺栓，应及时设计、制作。

2.7浆叶操作机构修复；

在检修过程中发现在拐臂、连杆等部件均存在以下问题：油漆长期在轮毂油中浸泡导致漆面起泡、脱落，油漆进入油系统造成污染；由于轴套磨损严重，各部件偏离设计位置，导致非接触面受到挤压产生大量划伤。在检修时应对油漆面进行打磨并进行防锈处理；对于划伤面要进行补焊、打磨，恢复其应有的粗糙度和平滑度。[1]

三.转轮漏油问题检修优化措施

转桨式水轮机在运行中需要转动叶片以适应不同的工况，当其叶片操作机构动作时，相关转动部件及其支持面間需要足够润滑，所以在转轮体内是充满了具有一定压力的压力油。在转轮转动时，其体外是高压水流，为了防止水流进入转轮体内部和防止转轮体内部的油向外渗漏，在叶片与转轮体的接触处必须采取密封措施。大量的运行实际经验证明转轮叶片密封结构性能的好坏直接影响着机组的正常运行。水轮机的液压操作油系统是一个闭环系统，正常情况下只有极少量允许泄漏的油。通过对多起转轮漏油问题的分析发现，转轮漏油的原因主要是以下几个方面：

1）转轮叶片密封结构设计不合理，及运行中轮毂体变形；

2）密封圈材质、设计、尺寸、压制工艺、老化、变形等；

3）顶紧环变形发卡，顶紧弹簧受压不均；

4）叶片轴瓦不同心、轴瓦材料不良、轴瓦磨损；

5）叶片轴颈粗糙度大、磨损挂伤；

上述原因中密封导致的漏油最常见也最严重，轴流转桨式水轮机叶片密封装置通常由密封压板、密封盘根、顶起环、弹簧等部件构成。顶起环由弹簧顶起，和外部的密封压板共同夹住中间的盘根，使之发生轻微变形，紧紧与桨叶根部的光滑配合面可靠接触，从而达到严密的密封效果。目前国内常用的密封盘根截面有X形、V形、λ形，或是由其中两种型式共同组成。盘根处于内侧顶起环和外侧密封压板之间，在二者的挤压力下盘根具有自补偿效果。当机组运行了一段时间后，密封盘根部分即使发生轻微磨损，盘根也能通过轻微变形来继续保持良好的密封效果。

在对转轮进行检修时，按照正常程序，应当是先分解密封的压板，压板解除后分解叶片。传统的工艺是用电钻在密封压板螺栓上部的铅封打孔，再用扁铲将铅封剔除，操作复杂、缓慢、效果差，其中内六角螺栓头部的铅更难去除。在螺栓分解时，残留的铅末还会阻挡螺栓的退出。导致扳手和螺栓都会出现损伤，甚至需要通过焊接的方式才能将螺栓取出。

针对传统检修工艺中存在的弊端，改进措施主要有两个方面，一是铅封的处理，可利用气焊使其融化；二是将顶起环的固定螺栓头部车制倒角，这样在保证密封效果的同时还能有效避免螺栓头部对盘根内部的损伤，进而延长盘根使用寿命。从而在一定程度上延长了盘根的使用寿命。w

结束语

兴修水利，利国利民。如何更好的发挥水利工程的功效非常重要，水利发电能够有效利用自然资源，缓解我国电能紧缺的现状，可谓一举两得。在上面文章里，我们对轴流转浆式水轮发电机组转轮的结构、检修工艺及改造问题进行了探讨分析，对运行中容易出现的问题有了较为全面的认识，一般情况下转轮需要长期持续的使用数年，所以检修工艺水平非常重要，通过结合实际，利用新技术新方法对检修工艺进行改良是提高转轮运行质量水平的有效手段。

参考文献：

[1]柳利明.浅析大型轴流转桨式水轮发电机组转轮检修工艺及改造[D].福建省电机工程学会第十五届学术年会，2015：20-23

[2]顾晖，孔德举.轴流转浆式水轮机桨叶密封更换安装工艺方法[J].《科技视界》，2016，（10）：84-85