（四川嘉陵江凤仪航电开发有限公司 四川南充 637000）
摘要：凤仪水电站机组为贯流式机组，投运一年即出现水轮机转轮进水现象，影响了机组安全运行，因此本文根据该机组的结构特点对进水原因进行了分析与排查，并提出了解决进水问题的方法以及今后运行过程中的注意事项。
关键词：转轮、轮毂、进水、密封、顶起支座、弹簧、密封压环
一、概述
凤仪水电站位于四川省南充市顺庆区凤山乡境内，是嘉陵江干流广元至重庆河段16级梯级开发中的第10级电站。电站总装机为3台28MW的灯泡贯流式机组，水轮机型号为GZ-WP-670。电站设计水头8.3m，最大水头10.4m,最小水头2.6m，电站前池正常蓄水位高程为280.00m,正常尾水位高程为270.63m，机组中心线高程262.60m。电站首台机组3#机于2012年1月投产发电，同年4月1#机投产发电。2012年12月对1#机组进行年度检修时发现从转轮轮毂内排出约150kg水(转轮轮毂充油量为3800kg)。同样的情况也出现在另外两台机上，在2013年2月与4月对另两台机组检修时同样从转轮轮毂内排除了50～100kg水。
二、原因分析
因三台新安装机组在近一年内均出现了转轮轮毂进水问题，这说明是机组共性问题，于是我们从机组轮毂油供油系统与转轮结构着手进行了分析，逐一排查。机组轮毂油是通过轮毂油箱经受油器供油，受油器渗漏油排至漏油箱后通过油泵打回轮毂油箱，轮毂油箱溢油排至调速器回油箱。整个供油系统的管路、法兰接头等均没经过水下埋设，可排除通过管路渗水的可能。
通过转轮结构图分析，转轮轮毂在运行过程中进水可能从转轮泄水锥盖法兰或其中心加工孔处进水；泄水锥与转轮体组合面处进水。经分析，轮毂高位油箱的安装高程为285.35m，而机组轴线高程为262.60m，68#汽轮机油密度为876kg/m3,根据P=ρgh，可计算其压力为0.195MPa，如果是上述部位其中的一处或多处密封损坏或螺栓松动而造成进水，那么在充油动作时应该有油渗漏出来，或者在运行过程中尾水应有油渗出，但实际上整个检查过程上述部位未发现有油渗漏的情况，查阅运行记录，也没发现运行过程中尾水有渗油现象，故可排除轮毂进水从上述部位渗入。
由于转轮体与主轴连接法兰处有一小孔（该小孔是厂内试验排油孔）与轮毂连通，安装说明书明确要求在转轮装配试验完成后应对该孔进行封堵。如果该小孔未封堵或封堵不严密，河水渗入主轴与转轮体连接法兰面，再通过该排油孔也可能会进入轮毂，造成轮毂进水。但拆除主轴密封后按规范要求动作桨叶，检查主轴与转轮体连接法兰处无渗漏油现象，所以从该处进水的可能性也可排除。
轮毂另一进水通道，就是从桨叶叶片密封处进水。为检验密封是否存在损坏问题，将转轮轮毂充油后，按国标GB8564-2003要求全压动作桨叶，连续动作16个小时，未发现有任何渗漏油现象，可以确定叶片密封未损坏。但根据叶片密封结构分析，转轮叶片密封是采用4道“V”型橡胶密封圈、结合弹簧顶起装置和密封压环的结构形式。该转轮叶片4道“V”密封开口均指向转轮轴心，轴心向外设计有顶起支座弹簧，其密封原理是弹簧受密封压环向下压力、转轮体外水压力、轮毂油压向上的压力共同作用压缩6.6mm，这样“V”型密封圈在弹簧反作用力下使密封圈边缘张开以达到设计预期的密封效果。
拆除密封盖测量密封压环上表面至转轮体表面的距离值如表1所示，而密封盖与密封环上表面距离为10mm，结合表1测量数据，安装好密封盖后，顶起支座内的弹簧压缩量最多为0.3mm，小于设计要求的弹簧压缩量6.6mm，这样将导致“V”型密封圈不能在弹簧反作用力下使密封圈边缘张开而达到设计预期的密封效果。
根据上述原理分析，在转轮轮毂充满油的的各项试验中，因流道无水、此时“V”型密封圈在轮毂内0.195MPa油压力作用下其边缘能可靠张开，达到密封要求，因此我们在整过试验过程中未发现任何渗漏。但当流道充水后，转轮轮毂内外压力差将变小，根据风仪电站轮毂油箱安装高程为285.35m，正常蓄水位为280.00m，机组中心线高程为262.60m,通过P=ρgh计算可知叶片密封处水压力为0.1705MPa，轮毂油压为0.195MPa，内外压力差为0.025MPa，同时因密封盖与密封压环上表面距离过大，使顶起支座内弹簧压缩量没达到设计值，弹簧作用在“V”型密封圈上作用力过小，从而使“V”型密封圈边缘不能充分张开从而使水渗入到转轮体内。
三、处理措施
通过对进水原因分析，我们提出三种可行方案：①在密封压环与密封盖之间增加垫片，根据分析中的数据，垫片厚度为6.3mm；②重新加工密封盖，将其与密封压环10mm距离降低为3.4mm；③更改密封结构，将单向“V”型密封改为双向“V”型密封。前两种方案虽能解决问题，但存在弹簧压缩量不方便测量，不利于安装控制质量。我们采取了第三种方案即更换密封结构的方法来处理轮毂进水问题，且双向“V”型密封结构是很成熟的密封结构，有很多成功的经验。
该双向“V”型叶片密封结构采用4个V型密封圈、1个X型密封圈及2个垫环而组成，密封材料为耐磨性强的聚氨酯。在密封盖预紧力作用下，双向V型叶片的内、外圈分别与叶片外圆Φ1080接触表面和转轮体Φ1130接触表面贴紧，并存有一定的压缩量，确保远离轴心外侧的2个V型聚氨酯密封圈起到了防止流道的水向转轮体内渗入，而靠近轴心的2个V型聚氨酯密封圈起到了防止转轮体内的油向流道渗出。
在2013年～2014年，分别对三台机组转轮密封进行了更换处理，更换完成后经调试检测，未发现有渗漏现象。经过近两年运行，对比各油箱的油位情况未发现异常，检修时检查轮毂未发生进水现象，化验轮毂油的质量符合要求
四、结束语
轮毂油系统与调速器油系统为同一系统，当转轮轮毂油进水后严重时可能会造成轮毂内部、转轮活塞及缸体产生锈蚀，可能使调速器主配阀芯、导叶接力器产生锈蚀后发卡，从而影响机组的安全运行。因此为防止此类事故的发生，因此我们在日常运行维护中要加强监盘和巡视，检查油箱油混水信号是否动作，检查尾水、渗漏井内是否有漏油痕迹，检查核算各油箱油位有无明显的变化，定期过滤、化验机组各部用油，保证机组用油合格。
作者简介：
舒周杨：（1977-）、男、四川武胜人、本科、高级工程师、主要从事电站检修技术管理工作；
罗先勇：（1986-）、男、四川成都人、大专、助理工程师、主要从事电站机械检修工作；
论文作者:舒周杨,罗先勇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：转轮论文; 轮毂论文; 机组论文; 密封圈论文; 弹簧论文; 油箱论文; 顶起论文; 《电力设备》2016年第15期论文;