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水轮机检修水轮机检修华中科技大学水电与数字化工程学院水水轮机机检修修水轮机检修主要包含以下内容：n水轮机转轮的检修n导水机构的检修n水导轴承的检修n主轴密封的检修n水轮机主轴的检修n引水部件及尾水管的检修n水轮机辅助装置的检修n水轮机常见故障诊断及处理 一、一、水轮机转轮的检修水轮机转轮的检修概述概述n水轮机是利用水能并将其转换为机械能的水力机械现代水轮机，按其水流作用原理和结构特征，可分为两类：一类为仅利用水流动能的，称为冲击式水轮机；另一类为同时利用水流动能和势能的，称为反击式水轮机上述两类水轮机，根据水流相对于水轮机轴的流动方向，又可作进一步的划分，如右图所示本节主要考虑两种水轮机的检修n混流式水轮机转轮的检修混流式水轮机转轮的检修n轴流式水轮机转轮的检修轴流式水轮机转轮的检修 （一）混流式水（一）混流式水轮机的机的检修修 混流式水轮机是指水流径向流入、轴向流出转轮的反击式水轮机，其结构紧凑、运行可靠、效率高，是目前国内外应用最广泛的水轮机其结构如图所示：（一）混流式水（一）混流式水轮机的机的检修修在运行过程中，混流式水轮机主要存在以下几个方面的问题：n水轮机止漏环易受到磨蚀破坏n转轮各焊接部位、薄弱部位容易出现裂纹n水轮机叶片的磨损和变形混流式水轮机的检修主要包含以下三个方面：n水轮机止漏环圆度测量及处理n转轮体裂纹、空蚀的检查处理n轮叶开度测量和叶型修复水轮机止漏环圆度测量及处理水轮机止漏环圆度测量及处理 在适用于不同水头范围的混流式水轮机转轮上设置有不同的止漏装置，如右图所示。

检修止漏装置时首先需要进行测圆工作，测量出各点数值并记录下来检修要求不圆度（即180°方向上两点数值之差）的绝对值不得大于止漏环平均间隙的10%超过这一规定时，要进行处理如果高点仅在个别地方存在，可用手砂或刮刀、锉刀削去；如果高点分布较广，则可借助专用支架，用砂轮磨削，然后用砂纸打光抹布擦净，再进行测圆，直至合格转轮体裂纹、空蚀的检查处理转轮体裂纹、空蚀的检查处理 裂纹的检查处理的关键是进行裂纹探伤，常用的裂纹检查方法包括着色探伤、磁粉探伤和超声波探伤超声波探伤要有超声波发生器等设备着色探伤：着色探伤： 着色探伤是先将彩色溶液渗入裂纹后，再用白色显示溶液吸出渗入裂纹的彩色溶液而发现裂纹的探伤前，要将叶片探伤部位擦净，然后用软毛刷在叶片表面均匀地刷一层彩色溶液，每次保持10-15min，反复2-3次；待风干后，用抹布蘸上酒精将叶片表面涂抹，5-6min后即可显出裂纹来 这种方法简单，各种金属材料制成的转轮均可使用，但要求零件表面粗糙度高，否则不准确磁粉探伤：磁粉探伤： 磁粉探伤原理如右图所示直流电焊机的两极触在叶片某相近的部位上，当通过电流（每米约100~200A，最大电流为800~1000A）时，铸钢叶片就被磁化，此时两极周围的磁力线形状是由源心外泄的样子。

当两极中间的叶片上存在裂纹时，裂纹两边的极性相反，磁力线均以裂纹向两边外泄如果将磁粉（Fe3O4）颗粒撒在两极之间，裂纹两边磁粉堆积得多，自然就能反映出其长度和大小来￿￿￿￿由于磁粉探伤是一种基于电磁现象的方法，只适用于铸钢材料的叶片，对不锈钢或其外层铺不锈钢或陶瓷的叶片不适用转轮体裂纹处理转轮体裂纹处理 完成裂纹的探伤后，还需要进行以下几个步骤对裂纹进行处理：n裂纹探伤记录 如果在转轮探伤检查过程中发现了裂纹，需要标明裂纹所在的部位、长度、走向，或以拍照的方式记录n裂纹处开破口 为了进行裂纹补焊，必须事先在裂纹处开好坡口，一般可用风铲铲削和电弧刨进行开坡口n裂纹焊接转轮转轮泥沙磨损和空蚀破坏的修泥沙磨损和空蚀破坏的修理理 遭到泥沙磨损和空蚀破坏的混流式水轮机转轮，其修复的主要手段是补焊转轮经补焊修复后，必须达到如下补焊要求：n经探伤检查，叶片的上冠与下环根部、叶片中部及侵蚀堆焊区等均不 得有裂纹n叶片曲面光滑，不得有凹凸不平处n补焊层打磨后，不得有深度超过0.5mm、长度大于50mm的沟槽与夹渣n抗空蚀或泥沙磨损层不应薄于5mm。

n叶片如经修形处理，其与样板的间隙应在2mm以内，且间隙的宽度与长度之比应小于2%n堆焊处理后转轮，其粗糙度高度参数轮廓算数平均值Ra不应超过 12.5umn做静平衡试验，以消除不平衡重量轮轮叶开度测量和叶型修复叶开度测量和叶型修复 大修时，必须进行叶片开度测量和整形处理叶片开度测量：叶片开度测量： 根据制造厂所给图纸的技术数据和允许值，制成如右图所示开度测点分布图，由专人进行测量和记录如果相邻叶片实测数值没有超过设计允许值 ，则平均开度偏差合格，不必进行处理叶片型线修正：叶片型线修正： 通过叶片开度测量，从相邻两组叶片的开度中可以看出某一叶片出水边型线已发生变形如右图所示，在某一叶栅中取三个叶片，其中2号叶片在某一流面的型线发生变形，导致了出口不均匀为了消除这一变形，一般采用气焊火把叶片背面烤红，然后在正面放上该型线的模板，用千斤顶顶几次便可完成最后，用模版再验证一次，直到合格为止二、轴流式水轮机转轮的检修￿￿￿￿轴流式水轮机是指轴面水流轴向进出转轮的反击式水轮机根据转轮叶片在转动中否转动调节，轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。

轴流式水轮机的检修主要包含以下几个方面：（一）、水轮机转轮的吊出与吊入（二）、水轮机叶片操作机构检修（三）、水轮机转轮静平衡试验（四）、水轮机叶片密封的检修（五）、水轮机泥沙磨蚀预防（一）、水轮机转轮的吊入与吊出转轮排架等准备工作就绪转轮悬挂工具安装受力转换转轮上部各部件吊出测量转轮标高安装转轮吊具转轮起吊，拆除悬挂工具桨转轮吊出机坑将转轮放置在专用检修坑轴流转桨式水轮机转轮吊出流程图（二）、水轮机叶片操作机构检修转轮吊具拆除并具备解体条件缸体拆除导轴拆除活塞止动后割除叶片止动块叶片及其密封拆除连接体拆除活塞拆除操作架拆除枢轴拆除转臂连杆拆除转轮翻身转轮静平衡实验轴流转桨水轮机转轮解体流程1、接力器缸体拆除，叶片检修（1）接力器缸体拆除，叶片拆除￿￿将转轮从机坑吊至安装间，先把泄水锥的组合螺栓拆除，吊起转轮，拆下泄水锥，再将转轮落在检修坑拆除吊具，悬挂工具，然后进入转轮解体检修阶段（2）接力器缸体检修（a）对缸体内壁进行检查（b）转轮与主轴的链接螺栓堵板焊接缝检查￿￿￿由于水轮机转轮接力器操作叶片的力矩较大，因此在活塞运动过程中对缸体内壁存在一定的摩擦在检修中经常发现缸体内壁多处磨损斑痕。

￿￿￿连轴螺栓装在缸体内，由于螺栓与缸体间存在间隙，因此需要焊装螺栓堵板，以防止压力油泄露所以对堵板的密封性能要求较高在检修中，需要对焊缝进行PT100%探伤或者磁粉探伤（3）叶片检修（a）现场修复（b）返厂修复￿￿￿叶片的修复主要有以下两种途径叶片裂纹的检查，处理以及磨蚀的修复工艺￿￿这种检修方式需要现场具备检修条件，如专用场地，调运设备，叶片修复过程中所需的其他各种设备叶片修复所需场地较大，修复时间较长，而且在修复的工程中有较大的噪音￿￿返厂修复是大多数水电厂采取的叶片修复方式此叶片修复方式需要预先制作一套叶片的备品，在拆除旧叶片返厂检修时，可以安装备用叶片2、转轮翻身￿￿￿￿轴流转桨式水轮机轮叶操作机构常采用以下两种结构：（1）转轮接力器缸和叶片操作架合一，并将接力器置于泄水锥内2）叶片操作采用操作架结构，转轮接力器置于转轮体上端转轮翻身注意事项：（1）将两个上吊具装在转轮体法兰面上，用螺栓把合牢固2）挂好钢丝绳后桥式起重机换慢钩，将转轮吊起，安装翻身盖3）将活塞顶置上限，使操作架与转轮体紧密接触，用麻绳把千斤顶绑好，防止千斤顶在翻身过程中坠落4）翻身过程中注意保护好钢丝绳，同事防止落物伤人（5）翻身完成后，将转轮放置在检修坑支墩上。

3、叶片转动机构检修叶片转动机构检修包含如下3个方面：（1）接力器活塞检修（2）枢轴检修（3）止推铜瓦检修转轮装配后的几项要求：（1）泄水锥与转轮结合面应紧密，允许有不超过0．05mm的局部间隙2）转臂与止推铜瓦的接触面应均匀良好，接触面积在80％以上，各传动部件的配合公差应符合图纸要求￿￿￿￿（3）主轴与转轮盖、叶片与枢轴连接螺栓的预紧度应符合厂家要求，如无厂家要求，则按120MPa的应力值计算伸长值￿￿￿￿（4）对于叶片操纵接力器活塞杆与活塞结合面，应用0．05mm的塞尺来检查4、叶片转动机构检修￿￿￿￿将转轮吊入机坑组装后，转轮中心高程、叶片与转轮室的间隙偏差不应超过下表的规定三、水轮机转轮静平衡试验￿￿￿￿水轮机在检修中需要进行转轮现场静平衡试验，通过合理搭配叶片位置或进行合理配中，使转轮残留不平衡达到标准要求常用的静平衡装置为支撑式（如下二图所示）三、水轮机转轮静平衡试验￿￿￿￿由于残留不平衡重量的作用，转轮会向一个方向倾斜在许用残留不平衡重量的作用下，转轮的倾斜度按下式计算：式中￿￿￿为许用残留倾斜度；Hr（mm）为静平衡装置的灵敏度；R(m)为计算半径其中Hr计算公式为：式中，R为计算半径；P（N）为与R对应的许用残留不平衡重量；G（N）为被平衡物重；μ为滚动摩擦系数（μ=0.001-0.002）；h（cm）为球心重心距。

   三、水轮机转轮静平衡试验￿￿￿￿转轮平衡配重合格后，转轮的残留不平衡倾斜度￿￿应小于￿￿，否则还需在轻的一侧继续配重，直至合格￿￿的计算方法如下：在转轮下端面直径方向对称布置的两块水平板上，同一直径处各放一水平仪，一个顺周向(水平仪1)，另一个顺径向(水平仪2)，两者呈丁字形放置水平仪的直径方向定义为x方向，与之垂直的方向为y方向，如右图所示如果水平仪1测得转轮朝y正向侧倾斜，读数为￿￿(mm／m)，水平仪2测得转轮朝T正向侧倾斜，读数为￿￿(mm／m)，利用矢量合成法则，转轮朝第一象限倾斜：  三、水轮机转轮静平衡试验试验的准备初平衡试验工具的装配初平衡试验叶片的选配试验工具拆除总平衡试验工具的装配总平衡试验配重验证试验叶片、转轮体、连接体组装平衡实验工具拆除水水轮机静平衡机静平衡试验流程流程不合格合格四、水轮机叶片密封的检修￿￿￿￿转桨式水轮机在转轮叶片与转轮体相对转动部位必须设置叶片密封，叶片密封应具有双向防泄漏功能，即防止转轮体内轮毂油外泄和防止流道水内渗从密封源来看，叶片密封大致可分为以下3类：n端面密封(如牛皮密封)n径向密封(如单层λ形密封、V形密封、D形密封)n组合密封(如λ—V组合密封等) 而根据密封结构的不同，密封装置可分为不可拆卸密封装置和可拆卸密封装1、端面密封（不可拆卸）装置的检修￿￿￿端面密封装置一般是采用磷青铜弹片压紧牛皮密封圈实现止漏的，其检修内容如下：（1）牛皮密封圈的检查处理。

检查牛皮密封圈的尺寸（包括内径外径和厚度）是否符合图纸要求（2）磷青铜弹簧片的调整对弹簧片进行整形，使弹簧片高度恢复到设计值3）密封装置模拟试验模拟试验合格后，便可将密封装置按记号装在转轮体上（4）叶片密封试验转轮装配后，应用合格的汽轮机油进行叶片密封装置的耐压试验2、可拆卸密封装置的检修￿￿￿可拆卸密封装置主要有λ形、 λ-V组合型、V型、D形等密封结构这里以单层带顶紧环的λ形密封装置（如右图所示）为例，其密封原理是依靠顶起环的弹簧和油压作用，以及密封圈的断面压缩，使λ密封圈压缩变形，从而在面上获得足够大的接触压力来实现对介质的密封单层带顶紧环的λ形密封装置进行检修时，有如下几点需要注意：（1）检查止推铜瓦与转轮体固定螺钉是否被剪碎2）检查顶紧环的圆度和内、外直径3）检查顶紧环固定螺钉是否偏位、（4）按图纸要求装配顶紧环（5）检查λ形耐油密封圈是否磨损或老化第二章 导水机构的检修在机组检修前后，为了掌握导水机构的封水性能，需要测量导叶的漏水量、导叶的端面和立面间隙，以及接力器的压紧行程为了检查导水机构的动作灵活性，需要检查导水机构的动作力；为了检查导水机构的均匀度，防止水力不平衡而造成机组振动，需要测量导叶的开度。

导水机构是反击式水轮机的主要部分之一，其主要作用是：根据电力系统负荷的变化，调节水轮机的水流量，以适应系统对机组的出力的要求；形成和改变进入转轮的水流环量，以满足不同比转速水轮机对进入蜗壳的水能资源进行科学分配，使之高效平稳的冲击水轮机转轮，实现水能至机械能的转换第一节第一节 导水机构在检修前后的测量导水机构在检修前后的测量导叶漏水量是评判高、中水头水轮机安装和检修质量的标准之一机组停期间，水轮机导叶漏水量不仅浪费水能资源，过大的漏水量还将加大机组停机过程中机组各轴承部件的磨损，严重时则将影响机组的正常停机在大修前后均应进行导水漏水实验，从而掌握导叶密封效果，检查导水机构检修后的质量导叶漏水量的测量方法有很多种，较简单和传统的测量方法是容积法一、导叶漏水量的测量二、导叶间隙的测量导叶漏水量的大小与导叶的立面间隙和端面间隙有直接关系，与接力器行程的压紧度也有关系所以，大修前后均要测量导叶间隙和接力器行程压紧度，并调整只合乎规定的范围内在有油压和无油压两种关闭状态下，用塞尺(或加钢板尺)测出间隙，并进行记录导叶关闭时，来自蜗壳的压力水和导叶内弹性密封的情况下，以及连臂变形及各销轴间存在间隙等，导叶有向开测运行的趋势。

为避免由此而引起的漏水现象，当接力器关闭了导叶以后，还要继续关闭一段行程，使导叶关闭后有几毫米的过紧量，这就是压紧行程三、接力器压紧行程的测量和调整 (一)测量测量方法如下：(1)手动操作调速器关闭导叶在各接力器的推拉杆上各放一钢尺，以杆上的一定点为标记，对应尺上读数为A2)关闭压油槽来油管总阀门调速器内的油压由于调速器部件的间隙漏油而慢慢减小，接力器随之慢慢消压，导水机构部件的弹性恢复作用迫使接力器活塞向开测移动，对应尺上的读数为B，则压紧行程 (二)调整如果测出两接力器的压紧度不符合2-3表规定的标准，就需要调整，调整方法如下：(1)调整接力器行程法2)连臂长度调节压紧行程增加连臂长度即增大压紧行程，减小连臂长度则减小压紧行程四、导水机构最低动作油压的测量为了检查导水机构动作的灵活性，需要测量测量导水机构的最小操作力测量方法是，首先将调速器置于全开位置，导叶置于某一开度位置，将调速系统消压至零，再慢慢将调速系统升压，同时观察导水机构的动作，调速系统油压升到某一值时，导水机构就会动作，此时，调速系统的油压就是导水机构的最低动作油压在扩大性大修中，吊出导叶并进行处理，这就要求在修前和修后测量导叶开度。

导叶最大开度偏差不超过平均开度的￿，这样可以防止水力不均衡而引起的振动￿五、导叶开度的测量第二节第二节 导水机构的拆卸与安装导水机构的拆卸与安装导水机构的拆卸与安装时水轮机导水机构检修的重要组成部分导水机构的拆卸往往在水轮机组拆卸最后完成，又是水轮机组安装的最先开始的部分，直接影响着检修的直线工期某大型混流式机组导水机构装配简图如图一、导水机构的拆卸与安装(一)导水机构拆卸与安装过程中的技术要领(1)导水机构拆卸前按照导叶编号做好相应的标记，回装时按照原编号回装2)调速系统撤压前将导叶开度置于合适的位置，该位置应在导叶大头外缘尽量靠近顶盖外缘处，而不能超过顶盖外缘1导水机构的拆卸与安装操作流程如下图( (三三) ) 导水机构的拆卸与安装技术1.导叶传动装置的拆卸与安装2.拐臂拆装3.导叶套筒的拆卸与安装4.控制环的拆卸与安装5.顶盖的拆卸与安装6.活动导叶的安装7.底环吊装二、导叶间隙调整导叶间隙包括立面间隙和端面间隙(一) 导叶端面间隙的调整导水机构检修完毕后，端面间隙调整是安装的一项重要任务调整好端面隙，能使导叶打开、关闭更容易，同时减少漏水量，延长密封的使用寿命二) 导叶立面间隙的调整调整导叶立面间隙的方法有：1.捆绑法2.补焊导叶立面的方法3.调整个别导叶的方法4.均布法活动导叶的检修的主要任务是空蚀与磨损破坏的修复。

由于我国的河流泥沙含量较多，造成水轮机过流部件空蚀、磨损及变形相当严重，因此活动导叶的空蚀、磨损破坏修复是水轮机检修中的一项重要工作，现将其修复处理的技术介绍如下第三节第三节 活动导叶的检修活动导叶的检修导叶空蚀磨损的处理方法啊￿有以下两种一) 不吊出导叶，在蜗壳内处理这种处理方法在B级及以下级别的检修期间进行，因为导水机构各部件不拆卸，修复的方法只能是简单的补焊和打磨，所以只能处理导叶叶面空蚀部分二) 吊出导叶，在机坑外处理这时工作条件较好，可以用稍加复杂和全面的方法处理导叶的空蚀破坏，也具备了外运机床加工修形的条件二、导叶叶面修复处理方法与技术1.导叶正、背面空蚀磨损坑、槽的修复处理2.导叶大小头立面止水面的修复处理3.导叶上、下端面的修复处理三、导叶轴颈修复(一) 导叶轴颈空蚀磨损的原因 1. 轴颈材料问题 2. 空蚀破坏 3. 轴颈的防锈措施不当(二) 导叶轴颈的修复方法 1. 不锈钢堆焊 2. 不锈钢圈包箍 3. 不锈钢板包焊。