印尼阿萨汉一级水电站均压管汽蚀改造处理.doc

印尼阿萨汉一级水电站均压管汽蚀改造处理作者 岑加兵 指导 潘剑（贵州华电乌江电力工程有限公司 贵州清镇 551400）[摘要] 印尼阿萨汉一级水电站位于印度尼西亚北苏答腊省，是阿萨汉河流域的第一级电站，装机容量为2×90 MW，年发电量11.75亿千瓦时阿萨汉一级水电站于2009年12月投入运行，2011年7月，电站运行人员发现水轮机顶盖均压管出现漏水情况后经检查分析，均压管汽蚀严重，导致漏水，影响机组安全稳定运行2011年9月，我们对均压管汽蚀进行了更换改造处理， 将材质为Q235普通钢的原均压管更换成不锈钢材质，并将均压管弯头由直角弯头改为70°弯头以改良均压管内水流形态，减少汽蚀影响经过改造，消除了均压管漏水现象，提高了均压管抗汽蚀能力，有效保证了机组安全稳定运行[关键词] 阿萨汉 均压管 汽蚀 漏水 改造1. 概述 阿萨汉一级水电站位于印度尼西亚北苏答腊省，距离省会棉兰市约130km，上游是印尼著名旅游胜地多巴湖，相距25km，多巴湖正常高水位905m时的库容为28.6亿m³，水量相当充裕阿萨汉一级水电站是阿萨汉河流域的第一级电站，单机90MW，总装机两台共180MW，设计水头为163.5 m，设计流量 125.8 m³/s，属于高水头、低比转速混流式水轮机组。

水轮机是水电厂关键的重大设备，它将水能转换为机械能，其运行状况直接关系到水电厂能否安全、经济、稳定运行水轮机顶盖是水轮机重要部件之一，一般，在混流式机组中，顶盖都设置有均压管水轮机顶盖均压管的作用：高水头混流式水轮机组，在顶盖设置均压管，造成一个反向附加轴向推力，可以减小机组轴向总推力，防止机组在不良工况或甩负荷时出现抬机现象影响机组安全稳定运行[1] 印尼阿萨汉一级水电站每台机组均压管布置10根，材质为Q235普通钢，均压管弯头为直角弯头，均匀分布于顶盖上，位置如图一所示 图一 均压管位置示意图2. 原因分析 综合分析，阿萨汉一级水电站均压管汽蚀漏水的原因主要有两个： （1）均压管材质为Q235普通钢，在高水头的机组中抗汽蚀效果差，是导致均压管汽蚀严重的主要原因同样条件下，不锈钢的汽蚀量约为普通钢的1/4—1/5[2]普通钢Q235与不锈钢1Cr18Ni9Ti机械性能比较：材质性能抗拉强度σb(MN/m²) 伸长率δ5（%）Q235375—500 ≥26（a≤16mm）；≥25（a>16-40mm）；≥24（a>40-60mm）；≥23（a>60-100mm）；≥22（a>100-150mm）；≥21（a>150mm）其中 a 为钢材厚度或直径。

1Cr18Ni9Ti≥550 ≥40 （2）均压管弯头为直角弯头，导致弯头处水流形态不好，负压明显，产生汽蚀水流在圆管中的液流型态分为层流和湍流两种，层流是指各流层的液体质点有条不紊地运动，互不混杂的液流型态；湍流是指各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中，互相混掺的液流型态液流型态的判别标准为下临界雷诺数Re，，式中为液体密度，为液体流速，为管径，为运动粘度圆管中液流的下临界雷诺数为一个比较稳定的数值Re≈2000由管道中弯管水头（水能）损失系数公式[3]：，式中，为水能损失系数，为管的外径，为管壁厚度，为弯管夹角由式可知，与成正比关系，减小弯管夹角、增加管壁厚度均可以使水能系数变小，从而改善管内水流形态，减小汽蚀影响根据原因分析，决定将均压管更换为不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材质，厚度由原来的5mm增加为8mm，可以减小均压管的汽蚀；其次，将均压管弯头由原来的直角弯头改为70°弯头，在方便安装的同时改善均压管内的水流形态，减小汽蚀影响3. 均压管改造 在机组停机，尾水管排水完成，安全措施落实到位之后1） 做好记号，拆除水车室踏板、连杆及附属装置；（2） 用氧乙炔焰将均压管从与顶盖连接处割掉，用吸尘器将掉到水轮机转轮上冠的熔渣吸出，然后再用磨光机把切口磨平，方便焊接；（3） 在顶盖下端面与均压管连接处焊接DN100不锈钢法兰，按图二所示焊接70°的DN100不锈钢弯头、直管和法兰；（4） 装复焊接好的弯头、直管和法兰；对焊缝进行探伤检查；（5） 装复水车室踏板、连杆及附属装置；机组充水、开机。

图二 均压管改造图 1—不锈钢DN100特殊法兰，厚度35mm，螺栓M16； 2—不锈钢DN100直管，长度45mm； 3—70°不锈钢DN100弯头； 4—不锈钢DN100直管，长度65mm； 5—不锈钢DN100国际法兰，螺栓M16； 6—不锈钢DN100直管，长度375mm；4. 结束语改造于2011年9月26日结束，经过半年多的运行考验，在各种运行工况下，印尼阿萨汉一级水电站水轮机顶盖均压管不再出现汽蚀漏水或渗水现象，达到设计要求，实现改造处理预期均压管与顶盖下端连接采用法兰连接，方便今后维护检修，一旦出现漏水，也便于更换此种改造减小了均压管汽蚀影响，改善了均压管内水流形态，确保机组长期安全稳定运行，值得在同类型机组中推广使用参考文献[1]单文 刘孟桦 洪余和 水轮发电机组及辅助设备运行与维修 中国水利水电出版社 2006[2]水电站机电设计手册编写组 水电站机电设计手册—水力机械 水利电力出版社 1983[3]吴持恭 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学） 水力学 高等教育出版社 2008 / 。