水轮机顶盖密封损坏分析与处理

水轮机顶盖密封损坏分析与处理【摘要】在我国水电行业发展的过程中，水轮机组的工作性能直接对整个水电系统的运行有着一定的影响，因此在水轮机组在运行的过程中，我们一定要对其内部构件的质量和性能进行有效的保证。而目前水轮机组在运行的过程中，人们时常会遇到水轮机组顶面密封损坏的问题，为此人们为了保证水轮机组的正常运行，我们就要对顶盖密封损坏的原因进行分析，从而找到相应的处理办法。本文根据实际案例，来对水轮机组顶盖密封损坏的原因进行分析，从而找到相关的处理办法来对这些问题进行解决，以供参考。【关键词】水轮机；顶盖损坏；原因；处理措施水轮机组在正常运行的过程中，容易受到外界环境的影响，而使得水轮机顶盖出现空话?或者空蚀等现象，这就使其密封性受到严重的影响，致使水轮机组的使用寿命和运行功能遭到一定的损害，从而给人们带来了巨大的经济损失，因此我们就要对水轮机组顶盖损害的原因进行分析，找到相应的解决措施，来对其进行处理。下面我们就对水轮机顶盖损害的原因和处理办法进行介绍。1空蚀情况在某水电站中，人们采用并网运行的方法，来保证水轮机组的正常运行，不过这种运行方式，在实际应用的过程中，处理在丰水季节中，其运行状况比较良好以外，其余的时间中其运行工况就无法得到设计的相关标准，这就使得水轮机组在长期使用的过程中，容易受到外界环境的影响，使其设备系统在运行的过程中无法正常的运行，而且其机组顶盖（如图）也出现损坏的现象，其中有好几处都存在着孔径比较大的穿孔，这就使得该水电站的密封性大幅度的降低，致使水轮机组在水电生产的过程中，无法正常的运行。这就需要我们对水轮机顶盖损坏的原因进行分析，从而找到相应的解决办法来对其进行处理，以确保水轮机组的正常使用。水轮机顶盖图2空蚀原因分析该水电站在电能生产的过程中，主要是采用的龙洞水进行发电，这就使得人们无法对水电站的库容进行有效的调整，而且由于该流域中，水流流量的变化情况比较大，而且机组设计中也存在着许多不合理的方法，因此这就导致水电站水轮机组在正常运行的过程中，存在着一定的问题。并且根据相关数据调查，我们发现该水电站中，除了丰水季节，水流的流量可以满足水电站水轮机运行所涉及的流量值，在其他的时间内，其平均流量值只能达到设计流量40％左右，这就导致水轮机长期处于一个低负荷的运行状态。而在水轮机运行的过程中，由于处于一个低负荷状态，因此使得水轮机组中尾水管的真空度大幅度的上市?，从而形成真空涡带，使得水轮机组中的中心物长期处于一个负压的阶段，这就极其容易导致水轮机组在运行的过程中，存在着顶盖损坏的现象，从而使得水轮机组的密封性受到严重的影响。该水电站的水轮机长期运行在30%~40%额定功率的低负荷工况上，尾水管中具备产生真空涡带的条件。为什么该水轮机又没有产生尾水管空蚀和机组振动的空腔空蚀的典型破坏特征呢？这是因为水轮机的顶盖损坏与水轮机的运行工况有着密切的关系，涡带的形态是随工况变化而变化的，在某些低负荷工况区域运行时，如水轮机在额定功率以下的低负荷工况区域运行时，虽然尾水管中存在大尺寸的真空涡带，但涡带形状基本稳定，涡带沿尾水管轴线延伸，就不会产生空腔空蚀。该电站水轮机尾水管中真空涡带是必然存在的，运行中尾水管中的噪音和尾水管真空值也证明了水轮机尾水管中真空涡带的长期存在。由于上述真空涡带的存在，靠近转轮出口的涡带中心的真空会通过转轮上冠的泄水孔而延伸进入水轮机转轮上冠端面与水轮机顶盖内侧端面之间所形成的一狭窄空间内，使这一狭窄的空间形成真空（因此也就导致主轴水封处经常听到一种喝气的尖哨声）。由于该狭窄空间内真空的存在，转轮上冠止漏环缝隙两端压差增大，使得止漏环缝隙处的漏水速度加快，造成顶盖过流表面上局部出现真空值增大，压力下降。当局部压力下降到一定汽化压力，水流就会形成大量气泡。因此，一方面由于气泡外动水压力的增大，另一方面由于气泡内水蒸气迅速凝结使压力变得很低，从而使气泡内外的动水压差远大于维持气泡成球状的表面张力，导致气泡瞬时溃裂（溃裂时间约为几百分之一或几千分之一秒）。在气泡溃裂的瞬间，其周围的水流质点便产生极大的流速向气泡中心冲击。再加上气泡溃裂时产生的高温和高压作用使水流中的气体对过流部件表面产生氧化腐蚀作用，以及对金属表面产生的电解作用，加速了前述的机械破坏作用。久而久之，使水轮机顶盖内侧端面被剥蚀成凹痕，直至穿孔。当顶盖材料抗空蚀的性能差时，这样的空蚀破坏就会更迅速更严重。3应对顶盖损坏采取的措施（1）在尾水管上设置补气阀，定期向尾水管中补入适量的空气，用以减小尾水管中真空涡带的真空值。但经试验无明显效果。这是由于尾水管补气只能减小尾水管段中涡带的真空值，对于靠近转轮出口处涡带的真空值的减小却没什么效果。（2）对于减小转轮出口处涡带真空值最直接、最有效的措施应该是采取主轴中心孔补气，但由于小型卧式混流式水轮机的主轴为小尺寸的实心轴，主轴中心孔补气无法实施。（3）堵塞部分泄水孔。采取堵塞部分泄水孔的措施，可以防止涡带中心真空向顶盖内侧与上冠端面之间空间的延伸进入。但是，部分上冠泄水孔堵塞后，转轮上冠止漏环缝隙漏水不能顺畅地从上述空间排走，便会导致水轮机轴向水推力增加，水轮机推力轴瓦温度便会增高，甚至有可能超过允许值。堵塞泄水孔个数越多，对降低顶盖内侧与上冠端面空间中水流的真空值越有利，但水轮机推力轴瓦温度升高就会越多，如果泄水孔堵塞个数过少，又要造成上述空间里水流的真空值增大，对解决顶盖空蚀效果不利。所以，要通过试验来确定泄水孔堵塞的个数。4结语总而言之，在我国水电行业发展的过程中，水轮机组顶盖密封损坏的问题不仅对水轮机的工作性能有着一定的影响，还给人们带来了巨大的经济损失，从而使得水轮机无法正常的使用。为此，我们就要对水轮机损坏的原因进行分析，从而找到相应的解决办法来对其进行处理，从而使得水轮机顶盖密封损坏的现象不再出现，以确保水轮机的安全稳定的影响。参考文献[1]韩国其,刘晋.水布垭460MW水轮机组座环机加工[J].水力发电.2007(08)[2]谢鸿钢.回转式空气预热器漏风分析和在安装中的预防[J].安装.2009(S1)