水輪發電機組導葉故障原因分析及改善措施
科技專論
作者：徐成林
【摘要】水輪發電機組對電網起到調頻、調峰、調相的作用，對電網的安全性和穩定性有著極其重要的作用。而導葉是水輪發電機組的主要部件之一，其運行情況的好壞影響到整個機組的運行狀態。本文根據自己的實際工作經驗，總結水輪水輪發電機組導葉故障，並分析了故障原因，以及提出了相應的解決措施。
【關鍵詞】水輪發電機組；導葉故障；原因分析；改善措施
前言
水輪發電機組在發電時，通過導葉的開閉控製水輪機的過水量來調節機組的有功處理。
水輪發電機組導葉正常運轉對整個機組運行都有重要影響。導葉鑄件內部質量不穩定及水力因素的影響，容易產生縮鬆、縮孔、氣孔、夾渣等，同時水力因素的影響產生的汽蝕、裂紋等缺陷，運行方式也容易產生各種各樣的運行故障。
一、導葉套筒和導葉抱死
水輪發電機組水輪機套筒引起與導葉發生抱死故障是水電站運行過程中經常發生的故障，其原因眾多，包括設計、製造、材料、安裝、檢修、運行等各個方麵。再加上不同負荷工況的機組都會引起抱死現象。發生抱死現象以某水電站為例進行分析，對導葉不能操作的現象進行描述和分析，然後提出相應的改善措施。
1、故障原因分析
水電站在一個月內累計導葉故障達到二十多次，在擴修的過程中采用澆築尼龍材料作為導葉的下軸套和中軸套，安裝的間隙是0.4—0.45mm。穩定運行半年後，導葉在90—240MW負荷區間出現了導葉故障，並且伴隨著一些負荷調整不流暢的現象。
針對導葉故障原因進行分析，進行調速器動作試驗和導葉靜摩擦力矩試驗判定排除調速環摩擦損壞、接力器故障、調速器故障、導葉異物卡阻等。對導葉端麵間隙進行調整，並且進行拉緊度試驗等。
經過一係列測量，發現中軸套內徑收縮了0.5mm，導葉中軸徑配合的平均徑向過盈量達到0.1mm，收縮的主要原因是采用尼龍材料具有膨脹的物理特性。可以采用機加工的處理方式擴大中軸套內徑，通過對內孔進行車削的方式把內徑擴大到0.65—0.7mm。擴大內徑後觀測導葉是否還存在故障，如果仍然存在故障就要對下軸套間隙進行分析，間隙太小可能是故障的主要原因。針對這種情況，可以加長機組檢修時間，將導水機構的部件進行分解，更換下軸套。還有澆鑄尼龍軸套是否符合這類電廠需要進一步試驗和論證，尼龍材料的物力性能和化學性能都需要經過嚴格的試驗和論證。
2、解決措施
通過分析解決套筒軸套和導葉之間抱死故障可以從兩方麵著手。一是機加工方麵。重點對水輪機的套筒軸套和導葉之間的設計間隙進行調整，通過對比分析，找出合適的間隙大小，杜絕間隙太小產生抱死現象。同時還要對水輪機運行的環境溫度、濕度變化進行分析，以免環境變化對間隙大小變化產生不利。二是慎重選擇套筒軸套的材料。謹慎使用尼龍材料，最好選擇癸二酸葵二胺鹽。材料到了現場後要進行浸泡試驗，了解材料實際膨脹率和吸水率。充分考慮材料的物理性質和化學性質在特殊環境下的變化，並且還要考慮計算加工等人為性誤差因素，保證符合設備需要和現場環境需要。如果無法對材料進行檢查，可以憑借外觀檢查和針對廠家出廠證明來判斷材料的可靠性。但是這兩種方法都有一定的弊病：機械加工後使導水機構的整體間隙發生變化也影響到了停機狀態後機組漏的水量；試驗不能對機組長期運行的各種情況進行模擬，導致材料可靠性還是不足，也容易導致漏水量變大或者進砂量變大的情況發生。所以導葉間隙和材料穩定性一定要通過一定年限運行經驗來確定，這樣才能保證機組安全運行。
二、導葉漏水
水輪發電機機組停機時，導葉處於停運狀態，葉片之間存在縫隙，形成了水輪機漏水現象。導葉漏水很大將造成威脅設備進水及水淹廠房的安全隱患，也給機組的運行的穩定性造成影響，同時檢修周期縮短時間修理時間長，造成非計劃停運次婁增多。