针对双溪水电站水轮机抗磨蚀改造

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1、小水电!"#)年第!期（总第#C!期）技术改造双溪水电站水轮机抗磨蚀改造解再益（湖南云箭集团有限公司，湖南长沙$#"#""）摘要：泥沙磨蚀和腐蚀性水流联合作用于水轮机过流部件，是造成双溪水电站水轮机磨蚀严重的主要原因。针对这些原因，提出水轮机抗磨蚀的方案，再对水轮机过流部件进行了相应的抗磨蚀改造，最终提高了水轮机过流部件的抗磨蚀性能，延长了机组停机检修周期。图(幅。关键词：水轮机；抗磨蚀；泵板密封；技术改造时，机组降负荷运行，以减少过机流量来减轻水轮!概述机的磨蚀，机组得以勉强运行。但是电站每年必须#7

2、#电站概况大修#次，以保证机组在下一个汛期可以投入正常双溪水电站装机6台，其中的大机为：水轮机运行。:;<=!)"$—><—&$，发电机?=>!"""—&@#$6"，配在!"#!年底进行例行大修时，发现水轮机的A’$#B—#"!C""蝶阀，采用D>E—&""调速器，水过流部件磨蚀非常严重，电站已经不能正常运轮发电机组为刚性联接。最大水头C",，设计水头行了。6(C,，最小水头(C,，额定流量67"),@F，额定出力!"CCG>，额定转速#"""H@,.3，飞逸转速#(66H@,.3，吸出高度I!7),。

3、#7!原水轮机的结构特点与运行情况双溪水电站在建时水质好，水轮机按清水电站设计：主轴密封结构是橡胶平板加活塞式双重接触式密封，转轮和顶盖后盖采用迷宫式止漏环，机组选择了较高水力参数（见图#）。电站于!""’年开始发电，在正常运行#-左右时，上游建成了#个铁矿厂，电站引用水流变成了既含有大量的砂石，又富含腐蚀性的化学成分。在电站水质条件得不到改善的状态下，接触式主轴密封结构的磨损异常迅速，主轴密封出现严重的漏水情况。密封泄漏水量特别大，水流直射轴承，电站只好采取在密封位缠绕棉布等措施进行外部阻水，以避免泄

4、漏水射进轴瓦，导致烧瓦事故的发生。同收稿日期：!"#$%#!%#&图!原水轮机结构示意作者简介：解再益（#’()%），男，工程师，主要从事水轮机设计工作。*+,-./：012345#&6789,·$(·技术改造,-.//0123454673!$#&"#$%，&#’()"#$*+%口处槽更深而且数量更多，下环被磨薄，叶片进水!机组过流部件的磨蚀情况边出现缺口（见图)）。!"#导叶导叶几乎报废，导叶轴肩整圈被磨成深#$%#&’’的又宽又大的深坑，导叶体上下两端被磨成梯形，导叶正压面出现成片的沿水流方向的沟槽

5、，导叶出水边局部处直接磨光，出现豁口（见图!）。图#转轮磨蚀"问题分析从上面的图片可以看出，水轮机遭受到了严重的磨蚀。这跟上游的铁矿有关，上游铁矿处理后产图!导叶磨蚀生的废渣以及化学残留物均直接排向下游河道，造!"!顶盖成了下游河水含有大量坚硬的砂石，而且还使下游顶盖对应于导叶开启的过流表面，存在沿水流的河水富含腐蚀性的化学成分。方向的磨蚀沟壑，顶盖内表面出现了沿旋转方向的含沙的腐蚀性水流是电站磨损的原因所在。这鱼鳞状波纹的深沟槽，导叶铜套周围的抗磨环板磨类电站的水轮机选型设计的思路不同于清水电站，到顶

6、盖本体，导叶铜套下端面靠导叶出水边被磨成需要特别考虑以下几个方面：机组转速、安装高程缺口，顶盖止漏环被磨得厚薄不一（见图(）。的确定和抗腐蚀材料的选择。水轮机流道中含沙水流的相对速度是影响水轮机磨蚀的重要因素。有关研究和试验表明，水轮机过流部件的磨蚀与含沙水流速的!次方成正比，对于转轮叶片，一般!!(%("(。若流速增加#$*，则磨蚀可加剧约((*，因此，应设法减小转轮出口的相对流速。除加大转轮直径外，降低转速是最好的选择，以减缓水轮机转轮及过流部件的磨蚀，这一点对多泥沙水轮机的选型尤为重要；但图"顶盖

7、磨蚀双溪水电站的额定转速和转轮直径都不能变，故不能从这个方面来考虑。!"(转轮在含沙水流条件下，水轮机的空蚀往往提前发转轮叶片的出水边下部大面积磨穿，全部叶片均堆焊了#层不锈钢，下环进水平面被磨成波浪生，而且空蚀与磨蚀的联合作用又将进一步加重水式，下环内壁均有顺水流方向磨出成片的沟槽，出轮机的磨蚀损坏程度。因此机组的安装高程要多留·)+·小水电$%#&年第$期（总第#2$期）技术改造余量，以减轻空蚀和磨蚀的联合作用；但双溪水电站的安装高程不能变了，也就不能从这个角度考虑。双溪电站抗磨设计受上述因素限制，

8、并结合电站对于改造成本的控制，只能从水轮机本体的结构与材料方面来考虑了。!抗磨改造!"#总体思路笔者所在公司在抗磨设计方面取得了一定的成功经验，在泥沙磨损最为严重的河流之一的新疆玛纳斯河上，公司参建的新疆红山嘴一级水电站已成功投入运行；在其他多泥沙河流电站（如甘肃芦草湾梯级电站、五个庙梯级电站、雷墩子梯级电站、新疆金沟河电站等）也取得了成功运行的经验。图!改造后的水轮机总装配示意公司水轮机产品在抗磨设计方面的成功经验主!"$"#泵板结构转轮