作者:韓大偉(中國華能集團公司,北京 100088)
引水式水電站水輪機工作水頭一般很高,近年來投產(chǎn)或在建的引水式電站的混流式水輪機單機容量均在5萬kW以上,設計水頭在300 m以上,最高可達490 m。由于混流式機型與沖擊式機型相比機組尺寸小、重量輕、轉速高、水力效率高,在轉速、容量和水頭相匹配的情況下,大多采用混流式水輪機。
高水頭混流式水輪機由于轉速高、流速高,要求旋轉部件安裝精度高。特別是機組運行以后,水輪機流道對雜物要求嚴格,在含泥沙水流作用下,過流部件將產(chǎn)生磨蝕。此外,受水流特性以及運行方式的影響,水輪機通流部件表面還受空蝕的作用。隨著時間的推移會造成過流部件特別是轉輪表面嚴重破壞,影響機組穩(wěn)定運行。因此高水頭混流式水輪機72 h交付使用后,在商業(yè)運行初期要密切關注機組的狀態(tài)和運行參數(shù)。
(1) 目前投產(chǎn)機組在線監(jiān)測設備都比較齊備,交付使用以后要確保各類在線監(jiān)測設備(如溫度、振動、擺度等)準確記錄設備運行狀態(tài),特別是異常參數(shù)數(shù)據(jù)記錄和分析。運行人員在設備運行初期要勤巡回、勤檢查,發(fā)現(xiàn)異常要及時分析和處理。
(2) 高水頭水輪機多采用梳齒式止漏環(huán)結構,止漏效果較好,但是止漏環(huán)間隙只有1~2 mm,移軸后間隙不易測定,如果機組中心偏移,止漏環(huán)間隙不均勻,運行時會產(chǎn)生橫向振動。
(3) 止漏環(huán)梳齒在泥沙水流作用下發(fā)生磨蝕,嚴重時導致梳齒損壞,特別是流道異物進入梳齒,損壞更為嚴重,導致容積效率降低。某引水式電站水頭362 m,運行1年后發(fā)現(xiàn)3個梳齒有2個全部磨平,內(nèi)環(huán)損壞的部分梳齒斷條,滯留在水輪機頂蓋排水管內(nèi)。
(4) 含泥沙高速水流對水輪機的磨損往往是與空蝕聯(lián)合作用的結果,使過流部件表面有溝槽、大片魚鱗坑或深坑,這種磨蝕嚴重時會造成過流部件的損壞以及出力和效率下降,隨著時間推移破壞加劇,應及早處理。有資料和實例表明采用超音速火焰噴涂技術具有高結合強度,能夠較好地抵抗磨蝕,緩解空蝕的危害,延長水輪機的使用壽命和機組檢修周期,但價格相對較高。
(5) 機組在不穩(wěn)定工況下運行造成機組擺動、振動增大,空蝕加劇,運行中應力求避免。
(6) 新機組投入運行以后,在較長一段時間磨合后某些機械部分可能出現(xiàn)松動或變動,或者由于設計、制造、安裝原因出現(xiàn)一些缺陷影響機組穩(wěn)定運行,應定期進行檢查或停機處理。
綜上所述,新投產(chǎn)的高水頭混流式機組轉速高,流速大,在運行初期要密切注意各項參數(shù)的異常變化,加強巡回檢查。國外技術的引進、國內(nèi)制造業(yè)水平的提高,以及安裝質量的提高,為機組穩(wěn)定運行奠定了基礎,但在多泥沙河流高水頭機組投入商業(yè)運行一段時間以后,仍應進行全面檢查,防止隱患擴展。