夏文

【摘 要】青铜峡水电站已运行多年的水轮机转轮叶片及转轮体上的叶片密封压板处存在严重汽蚀现象，已影响到机组的安全稳定运行，现根据机组的缺陷状况对转轮叶片及密封压板处进行局部抗汽蚀处理。

【关键词】水电站;转轮叶片;汽蚀;优化方案;

序言

青铜峡水电站位于黄河中下游，宁夏青铜峡峡谷出口处，是一座以灌溉与发电为主，兼有防洪、防凌和工业用水等效益的综合性水利枢纽工程。1968年第1台机组发电，1978年8月8台机组全部投产发电，1993年又兴建1台机组，9台机组总装机容量为32.7万kW，年设计发电量13.5亿kW·h。

1.抗汽蚀处理方案

根据青铜峡电站出现水轮机转轮叶片汽蚀情况，经黄河电检公司技术人员研究分析，机组在运行过程中，尤其转轮叶片进出水边背面及叶片外缘受到的汽蚀最为严重，而叶片密封压板螺孔也受到波及，这些部位的汽蚀多为鱼鳞状。叶片及密封压板螺栓孔引起的汽蚀导致螺栓受力已不满足设计要求，已经严重影响到了叶片的刚度及运行稳定性。转轮叶片的材质抗汽蚀性能较差，又因现场多次对汽蚀部位的补焊处理效果不理想，无法解决转轮体此处的汽蚀问题。为了加强转轮体叶片及密封压板处的抗汽蚀性能，修复叶片外形及密封压板螺栓预紧力达到设计要求，保证叶片的刚度、线型、稳定性，减小现场的检修工作量提高检修效率，青铜峡水电站检修公司对转轮叶片线型修复补焊方法进行改进，在不改变叶片密封结构的情况下，将转轮叶片密封受汽蚀部位的材质更换为不锈钢。不锈钢套环采用过盈配合保证其装配的可靠性，不仅增强了转轮叶片整体的抗汽蚀性能，而且局部改造操作简单，工期短，能够满足目前机组的抗汽蚀需求。

2.技术要求

2.1叶片背面施焊前，用双面胶将石棉板粘贴在叶片背面汽蚀区域及叶片外缘汽蚀区域周围，叶片正面铺设石棉布进行防护，做好非焊接区域涂层的保护措施，防止叶片涂层的人为损伤;

2.2在叶片背面施焊过程中，使用胶皮包扎叶片法兰面并使用石棉布进行防护，防止焊液飞溅至叶片法兰面造成损伤;

2.3在叶片背面施焊过程中，采用小电流、分段跳焊的方法进行焊接，防止叶片涂层的损坏;

2.4叶片背面修复后应保证表面光滑，无凹凸现象，表面粗糙度达到Ra3.2要求，平整度用300mm长钢板尺检查，局部不接触点最大间隙不大于1.5mm;

2.5施焊过程中，严格执行焊接工艺，严格控制焊接质量，合理控制施焊厚度，避免或尽量减少打磨后环面出现气孔、夹渣等缺陷。

3.技术措施

3.1检修工作开始前，先要对工作人员进行技术交底，学习施工方案，使工作人员了解施工工艺。

3.2每天焊接作业前，提前对施工的焊条进行加温烘干后方可进行焊接作业，电焊条烘干温度控制在250～300℃之间，保温时间为两小时;

3.3为减少焊接变形禁止使用大电流，要求焊接电压为15V，焊接电流严格控制在120～150A左右，防止叶片局部产生过热、造成涂层脱落。

3.4在整个工作过程中，应严格执行检修工艺要求，焊接时设专人对施焊的叶片进行检测，控制叶片补焊部位正面温度不超过150摄氏度，局部区域最高温度不超过200℃，防止叶片发生因焊接部位过热而造成涂层损伤的现象。

3.5电焊机接地线要严格按要求执行，地线不允许挂在叶片法兰面或有喷涂的地方，应在涂层脱落的地方进行连接，地线必须连接牢固，防止发生打火现象。

4.叶片补焊修复打磨实施

对叶片背面、外缘汽蚀情况检查、作详细检查记录并做好现有涂层防护;对叶片背面汽蚀区域补焊、修磨;对叶片外缘汽蚀区域进行补焊、修磨、找型。在转轮叶片修复前应先测量叶片外缘与中环的间隙并做好记录，根据每一个叶片的实际汽蚀磨损情况，进行补焊、修复;根据实际情况将转轮叶片放置在便于补焊、打磨的合适场地;补焊工作开工前，按照要求严格做好叶片法兰面的防护工作，防止碰伤或焊滴飞溅至法兰面造成损伤;补焊工作开工前，用双面胶将石棉板粘贴在叶片背面汽蚀区域及叶片外缘汽蚀区域周围，叶片正面铺设石棉布进行防护，以防止焊滴飞溅，破坏涂层;每天焊接作业前，提前对施工的焊条进行加温烘干后方可进行焊接作业，电焊条烘干温度控制在250～300℃之间，保温时间为两小时;焊接过程中，手工电弧焊使用Ni4 Φ3.2焊条，焊接电压15V，焊接电流严格控制在120～150A左右，边测温，边进行补焊;施焊过程中，严格控制叶片补焊部位正面温度不超过150摄氏度，局部区域最高温度不超过200℃。焊接时，设专人进行监测，检测人员离开现场时不得进行焊接作业，确保焊接工艺和控制焊接温度在规定范围内;叶片外缘修补时应注意，以原有涂层为基准，补焊、打磨后的处理面不能高于原涂层基准面;若涂层已脱落，以叶片外缘现有最高点为基准进行补焊、打磨，保证补焊、打磨完的基础面不高于原有最高点基础面，确保叶片外缘尺寸与转轮室间隙在要求范围内;叶片外缘补焊修复完毕后，叶片外缘补焊、打磨后无明显的焊接缺陷，表面粗糙度达到 Ra3.2要求; 叶片背面打磨使用砂轮机进行手工铲磨，先粗磨找平，进行焊接缺陷的处理，之后再次进行铲磨，然后使用抛光片进行抛光处理，在铲磨的过程中利用叶片外缘线型模型不断对其线型进行校正，直至叶片线型符合要求，修复后保证叶片背面光滑，无明显的焊接缺陷，无明显凹凸现象，表面粗糙度达到Ra3.2要求，平整度用300mm长钢板尺检查，局部不接触点最大间隙不大于1.5mm。

5.叶片压板密封抗汽蚀处理

在机组检修时，将转轮解体并清理;测量原转轮体叶片密封处的相关数据;转轮体叶片进出水边凸肩处间隙气蚀清理、补焊、打磨;转轮体外协找正并加工，记录最终加工数据;根据实测加工数据，配加工不銹钢套环;冻装不锈钢套环，并焊接;精镗不锈钢套环内径尺寸，保证叶片密封的可靠性。

结束语

通过对青铜峡转轮叶片及叶片密封压板局部汽蚀的优化处理，不仅大大提高了转轮叶片的刚度、运行稳定性，而且大大增加了转轮叶片的检修周期，从根本上提高了生产效率，节省的生产成本，确保了企业的安全稳定运行。

参考文献：

[1]吴利国. 轴流转桨式水轮机转轮磨蚀分析[D].南昌工程学院，2017.

[2]林美香.山美电站3～#水轮机转轮汽蚀原因分析及改造[J].水利科技，2016（02）：47-48+64.

（作者单位：国家电投黄河电力检修工程有限公司）