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中小型轴流式水轮机更换转轮室


中小型轴流式水轮机更换转轮室时应注意的问题


 王建政1,赵道利2


(1.陕西省泾惠管理局新庄电站,陕西泾阳713700;2.西安理工大学,陕西西安710048)

摘 要:多泥沙河流上的中小型轴流式机组运行若干年后,机组的转轮室磨损比较严重,机组容积损失增大,效率下降,机组振

动加剧。新庄电站为根治这个问题进行了大胆探索,在更换转轮室时采用较好的工艺,圆满地解决了施工过程中遇到的一些问题。
关键词:中小型轴流式水轮机;更换转轮室;工艺
  在多泥沙河流的中小型电站,机组运行若干年后,转轮室磨损量比较大,不圆度增大。这样一来,一方面机组的转轮间隙过大,漏水量增加,机组的用水量增大,效率下降;另一方面转轮间隙不均匀,机组振动加剧。长期以来,对这个问题的处理,均采用修补,堆焊或镶套,然后打磨光滑的方法。这样做,转轮间隙固然能减小一些,但转轮间隙不均匀的问题依然存在,机组的振动得不到减弱。新庄电站采用更换转轮室的办法圆满地解决了这个问题,也使该领域走在了全省小水电的前列。在此笔者结合施工经验,提出在更换转轮室时应注意的几个问题。
1 转轮室就位方案的确定
  水轮机的转轮室是预埋件,在修建电站时,一般不考虑以后对它的更换,所以也就不会设计以后更换它时设备的进出通道。基于这种情况,机组更新改造前,对转轮室就位方案的确定就显得尤为必要。
  受机墩结构特点的制约,转轮室的进出通道只能从下面两个方面来考虑:对于圆桶式结构的机墩,由于机坑内工作面太小,再加上进户门的尺寸限制,通道只能从圆桶中心来考虑。这样以来,由于转轮室的尺寸大大超过下导油盆的尺寸,所以要把旧的转轮室提出来,只有先拆除下导油盆。这样下导油盆,以上的定子、上机架等部件就必须拆除。拆装的工作量之大、要满足的技术条件之多,真是有些吓人。每次的大修都因此而搞成了新机组安装。但这样做的唯一好处是自始至终行车都能用上,移动部件比较安全。
  对于框架式结构的机墩,情况就比较简单。由于水机层的工作面比较大,一般的工作都可在水机层展开。所以,只要把转轮室放到水机层,发电机部分有关部件的拆除就可以免去。例如,我站在更换2#机组的转轮室时,采用的方案是:依据转轮室的尺寸先扩大厂房内的吊物孔,然后用行车把转轮室放到水机层,用人力把它挪到机坑中央,再用行车把它吊装到位。这种方案的优点是省去了发电机有关部件的拆装,缺点是转轮室在水机层挪动时靠的是人力,具有一定的危险性。
2 转轮室的找中
  对于立式机组来说,其构成大部分是环形件。安装时要求同心度的误差在0.3mm以内;水平度是0.2mm/m。如果这两个数据保证不了,轻则可能使机组运转时不同心,各部间隙不均,振动增大;重则可能使机组发生扫膛。
  大家知道,机组安装时,各部中心是以座环中心为基准去找的。但在更换转轮室时,基准就要反过来,要以其它不动件的中心为基准来找转轮室的中心,就是以定子的铁芯中心为基准来调整转轮室的位置时,每调整一次中心,就要校验一次水平,二者要相辅相成,同时照顾。否则,中心对了,水平不行;水平好了,中心又要跑了,重复的工作量是很大的。在混凝土的浇筑过程中,最好把中心和水平监护住,以免转轮室移位而前功尽弃。
3 回填混凝土的质量保证措施
  更找转轮室时,其回填混凝土的质量应特别注意。如果这部分的混凝土质量很不到保证,轻则影响机组出力,机组振动增大,重则转轮室松动、移位、扫膛,最后不得不返工。回填混凝土的质量包括两个方面:一是混凝土的强度,二是混凝土的外形尺寸。对于强度,一般采用比原标号高一标号的混凝土浇筑时不漏浆,且要保证足够的凝固时间。对于外形尺寸,要求和原尺寸一样,且水力条件和原来相近。这样就出现了一个难题:回填混凝土浇筑时,如何保证不漏浆而使用其表面保持光滑,立模时怎么固定?我们这次更换转轮室,用掏芯的办法巧妙地解决了这个难题:既能保证回填混凝土浇筑时一点浆不漏,又保证了大修前后混凝土的水力特性没有变化。具体做法如下:先用大号割枪割去转轮室上半部分,用行车提出蜗壳;查图纸,确定转轮室下沿的最大圆周和埋藏深度,然后沿此圆周外沿用风钻按其埋藏深度打一圈双排孔,给原混凝土留下约5cm厚的外壳,让厂匠按一定的坡度向下凿,直到地脚螺栓漏出;拆除地脚螺栓,将剩下的一部分用行车提出。地脚螺栓经修整后,放入新的转轮室,定位后回填混凝土,同时对中心和水平进行监护。这样,不但省去了立模程序,而且混凝土浇筑时一点浆都不漏,既保证了混凝土的质量,又保证了大修前后机组的水力特性完全一致。
4 其它
  本文虽然主要论述的是更换转轮室时的注意事项及施工经验,但依次类推,更换控制环、顶盖等一般不考虑更换的大型部件的施工方法大同小异。大家在各自的具体施工中可以论证。还有一个需要注意的问题是,更换转轮室时最好也把直锥管的里衬换掉,时间最好放在转轮室就位以前。因为一则机组两次大修的间隔时间较长,直锥管的钢里衬受气蚀的破坏也该换了;二则这时更换能保持新里衬的平整度。因为灌浆时不用在新里衬上焊接进浆管和排气管。
  应当指出,频繁大量的零件修复工作不仅给水电站的运行、检修增加了很大负担,同时还将使水轮机的性能日趋下降。因此,在注意提高检修质量的同时,还必须把主要精力集中于寻求减轻水轮机气蚀和泥沙磨损破坏的有效技术措施上。


参考文献:

[1]陈造奎.水力机组安装与检修[M].北京:水利电力出版社,1987.
[2]水利电力部农电司,全国水利水电水力机械情报网.全国小水电水力机械技术经验交流会文章选编[C].1985.
[3]沈东.水力机组故障分析[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

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