龙明忠
华电云南发电有限公司绿水河发电厂 云南个旧 661600
【摘要】绿水河电厂水轮机改造完成后，机组进入商业运行。一年后，发现水轮机导叶有卡塞现象，机组加减负荷和停机不能正常进行，存在运行缺陷，严重影响企业经济效益。为解决此问题，技术人员进行了深入的调查研究和现场试验，2020年利用机组大修时机，对水轮机导叶卡环、端面间隙进行调整处理，最终卡塞问题得到圆满解决，水轮机组开停自如，大大提高运行效率，并将处理方法应用于另外2台水轮机组，都取得满意的效果。
【关键词】导叶卡环、间隙、调整
一、概述
绿水河电厂是一个运行四十多年的老厂。绿水河二级电站装机容量为57.5MW（1×12.5MW+3×15MW），设计年发电量3.3亿kW?h。电站1958年5月开工，第一台机组于1972年10月17日并网发电，#2~#4机组于1973年到1974年陆续投产，水轮机型号为HL006-LJ-140，均为重庆水轮机厂制造，设计水头305m，最高水头315m，最低水头295m，额定流量6m3/s，额定转速750r/min，飞逸转速1300r/min，额定出力15.63MW，转轮为不锈钢铸焊结构。投产以来，由于绿水河发电用水泥沙含量比较大，机组水头高、转速高，为低比转速水轮机，因此转轮磨蚀、空蚀情况较为严重，因高水头及水质的因素，除水轮机转轮外，蜗壳、固定导叶、座环、尾水管等过流部件也存在不同程度的空蚀，大部分蜗壳板材厚度已减薄40％以上，基本上一年一大修，增加了企业的运营成本和检修的工作量，缩短了设备的利用小时，同时也给电厂的安全运行埋下重大隐患。
鉴于这些原因，针对我厂水轮机存在的具体情况，绿水河二级站#2~#4机组过流部件全部更换为沈阳格泰水电设备有限公司的转轮，水轮机转轮型号为：HLGT106-LJ-144。
二、现象分析
绿水河二级站#4机组改造后于2018年4月投入运行，运行期间当上游来水发生变化或电网调度调整负荷时，运行人员按负荷不同情况进行机组加减负荷，在加减负荷时出现导叶不能正常打开或关闭，需要停机情况时也不能正常停机。如遇到机组甩负荷而导叶又不能关闭时，机组过速、飞车也是不可避免的，这对机组的安全运行是一个重大安全隐患。针对运行人员反映情况，生产技术部门人员对问题展开分析、研究。
（一）当关闭进水阀，在蜗壳无水压条件下开关导叶，导叶转动灵活；对导叶接力器进行压力试验，未发生压力油泄漏及油压下降现象，说明接力器无问题。
（二）检查接力器与推拉杆、推拉杆与连片、连片与拐臂之间的连接也无卡阻、摩擦过大的缺陷，且各部配合间隙符合要求，证明卡塞与接力器操作无关。
三、解决方案
（一）经认真分析研究，确认是水轮机导叶与顶盖摩擦增加了摩擦阻力，而水轮机导叶接力器操作功不会改变，故开启和关闭导叶受缓，机组开停机和负荷调整困难，有时为了能推动导叶转动，不得不提高接力器操作油压，这是水轮机技术条件不允许的。
（二）经分析，改造后二级站水轮机导叶采用悬臂结构，无下导叶轴，导叶下端面水压作用的面积大于上端面的面积，在水压作用下导叶下端面所受水压力大于上端面的水压力，这样，导叶在运行中便会向上“浮动”，与顶盖相碰，导叶转动时就与顶盖相摩擦，当摩擦的导叶个数（一般3个以上）和摩擦的面积达到一定时，接力器就不能推动导叶，造成导叶卡塞。导叶止推装置采用卡环结构，当卡环间隙大于导叶上端面间隙时，导叶上端面一定与顶盖相碰并在导叶转动时形成摩擦，因此，要求卡环间隙不能太小，但也不能压死拐杖臂，根据水轮机安装、检修规范要求，我们在检修工作中一般调整到0.05的间隙值。
四、导叶卡环、端面间隙调整
利用2020年度机组大修期间，对二级站#4水轮机导叶卡塞问题进行现场调整、试验研究，处理的方法见下图及说明：
.png)
（一）先将二级站#4水轮机顶盖与导叶的组合体水平支撑稳固，使导叶底面离地面约600高，用一个25t斤顶顶住导叶下端面，使导叶上端面与顶盖之间的间隙为0，拆除一半卡环，用塞尺测量卡环与拐臂间的间隙，使该间隙不大于0.05，超过则车削卡环下端面，不足则车削卡环与拐臂高度方身向接触处或在卡环下部加垫，使该间隙不大于0.05。20个导叶的卡环间隙测量值见附表1
附表1 ：导叶卡环间隙调整测量记录
.png)
（二）在检查卡环处间隙时发现间隙值局部略大，经分析由于卡环存在变形及磕碰等原因造成，这种情况需对卡环装配完成后作进一步检查：
1.先调整导叶上端面间隙大于0.35，再在拐臂左、右上端面支两个百分表并对0，再用千千斤顶往上顶导叶下端面，检查两个百分表读数不超过0.05为合格。
2.卡环间隙调整合格后，进行水轮机现场安装。按顶盖安装位置吊入顶盖，找正顶盖中心在0.05内，顶盖水平在0.025mm/m内，检查端面总间隙在0.30-0.35为合格，打紧顶盖结合面螺栓。
3.接下来进行导叶端面间隙调整，端面间隙的调整可在导叶轴端盖处加垫或车削导叶端盖，具体情况看加垫量大小决定：调整量大就车削端盖，调整量小就加垫调整。导叶端面间隙调整测量结果见附表2
附表2：导叶端面间隙调整测量记录表
.png)
导叶端面间隙调整合格后接着调整导叶立面间隙，立面间隙的调整结果如附表3
附表3：导叶立面间隙调整测量记录
.png)
4.立面间隙调整合格后，做导叶开度试验，调整导叶压紧行程约3.5毫米。吊装转轮进入机坑，连中间轴，机组整体盘车完成后，装复水轮机大轴水封、水导轴承、各种水管、油管等水轮机附件，待上导、下导各部装复后开机试运行。
五、问题解决运用效果
绿水河二级站#4机组于2020年1月10日检修结束开机试运行，不同负荷时甩负荷试验符合要求，满负荷机组运行正常，各部振动、温升正常。导叶操作灵活，加减负荷顺畅，开、停机正常，不存在大修前导叶卡阻现象，导叶卡塞的问题得到圆满解决。导叶卡塞问题的处理方法又成功运用解决了绿水河#2、#3机组导叶卡塞问题，解决了水轮发电机组重大运行隐患，同时提高了设备的健康水平，提高设备运行的可靠性和安全性，满足系统发展的要求，提高了电厂发供电的综合效益。
六、结束语
导叶卡塞现象在水轮机运行中很常见，技术人员要根据导叶卡塞的现象认真分析，运用较熟悉的专业知识和工作经验，找出塞卡的原因，本例中导叶端面间隙的调整同大修前基本相同，但导叶卡塞的现象消除，根本的原因是设备安装时忽略了导叶止推装置-卡环间隙的检查调整，造成导叶卡塞，这个问题生产厂家在装配导叶时未足够重视。应当从导叶装配的整个过程、导叶的工作过程作全盘考虑，才能从根本上解决设备存在的问题。
通过对机组的分部验收、整体检查合格。机组启动试验运行正常并网发电成功，机组检修后负荷带到15.2MW，各导轴承温度正常，机组的安全稳定运行能得到可靠保障。导叶卡塞的问题为机组完全运行奠定了良好基础，保证我厂今年的安全生产，完成发电任务提供了保障。
参考文献：
[1]《水轮发电机组安装技术规范》GB/T8564-2003
[2]单文培 水电站机电设备的安装、运行与检修 中国水利水电出版社