34mw轴流转桨式水轮机桨叶磨蚀现象分析及修复实践

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1、34MW轴流转奖式水轮机奖叶磨蚀现象分析及修复实践(国电四川毛滩水电开发有限公司四川夹江614100)摘要：通过对某水电站34W轴流转桨式水轮机投运一年后出现的磨蚀现象进行分析研究，明确判断出原因为大粒径异物撞击所致。通过对比两种修复方法，选择和确定了适合机型的修复措施。通过修复作业，证明该方案简单有效，经济可行。关键词：水轮机浆叶大粒径异物撞击磨蚀修复1、概述某水电站为河床式，装机4台(3×34MW+3MW),2014年投产，34MW轴流转桨式水轮机由东风电气集团东风电机厂有限公司生产

2、，型号：ZZD471-LH-550,额定水头17m,额定流量225.40m3/s,额定转速107.1r/min;发电机为立轴悬式，型号为SF34-56/8200。1#机组于2014年12月15H开展1#机组流道检查工作，在对机组水轮机过流部件进行检查的过程中，发现1#水轮发电机组桨叶进水边出现较为明显的磨蚀破坏现象：2、现象特征该水电站1#机组水轮机为轴流转桨式机型，采用5片桨叶布置，桨叶转动角度为31°,叶片外缘旋转轮廓直径为Φ5550mm,其中进水边长度约2.2m。机组流道检查过

3、程中，我们发现1#机组的5片桨叶均岀现了较明显的磨蚀破坏现象，其特征为：1、磨蚀现象的发生部位均为桨叶进水边靠叶片外缘20-30mm处至900-1000mm区域内，详见图1。2、桨叶迎水面，背水面，出水边及叶片外缘裙边和转轮室均未发现有任何磨蚀或气蚀痕迹，详见图2。3、桨叶磨蚀IX域磨蚀程度呈不规则正态分布，最严重位置均为进水边靠叶片外缘400-600mm区域，桨叶进水边形线破坏程度由此区域向进水边靠大轴侧和叶片外缘裙边侧逐渐减轻，直至消失。4、桨叶进水边原有形线和倒角被破坏，磨蚀破坏位置呈多为犬齿

4、状，少数部位并奋钝器打击痕迹，磨蚀部位与叶片迎水边和背水边的过渡不自然，呈明显锋利锐角状，少数部位可看到奋磨蚀部位金属材料上卷下翻超过叶片迎水面和背水面形线情况出现，详见图3。5、桨叶迎水面靠近磨蚀部位有轻微的肉眼可见的呈点状的表面内凹现象，桨叶迎水面表面光洁度良好，详见图4。图2桨叶背水面、裙边及转轮室情况3、原因分析通过查询机组状态监控系统，在一年的机组运行期内，未发现机组出现过异常轴承摆度和机架振动变化，可以判断，机组运行状态良好。从1#机组转轮桨叶的磨蚀破坏位置和特性状态上进行现象对比，发现

5、此次1#机组转轮桨叶的磨蚀情况与常规轴流转桨式转轮的磨蚀现象有着明显差异，主要表现在：1、磨蚀发生部位仅出现在桨叶进水边，其他部位没有磨蚀现象；2、桨叶裙边对应转轮室部位未发现任何磨蚀情况；3、磨蚀破坏的部位冇材料上卷现象。根据1#机组转轮的磨蚀特点和这三点差异，结合机组投运前后情况及实际运行水环境，我们得出以下结论：3.11#机组磨蚀破坏为单纯的磨蚀破坏，无气蚀原因。理由如下：轴流转桨式水轮机机组的典型气蚀部位为桨叶的背水面和桨叶裙边对应转轮室部位（间隙气蚀），但在1#机组的对应位置均未发现有任何

6、气蚀痕迹。3.21#机组磨蚀破坏为人粒径异物短吋打击所致。理由如下：（1）桨叶磨蚀位置均发生在每片桨叶进水边靠近裙边的位置（距离转轮室近，距离转轮中心体远），说明异物随水流从蜗壳进入转轮室的路径更靠近转轮室外缘，据此推测异物粒径大，重量大，没冇被水流带入靠近转轮中心体位置，而仅仅打击了桨叶进水边靠近转轮裙边的位置。（2）从桨叶迎水边形线破坏痕迹呈钝器打击和犬齿状，冋吋少数部位可看到奋磨蚀部位金属材料上卷下翻超过叶片迎水面和背水面形线情况，这正是典型的物体打击痕迹，如果水流中异物的粒径不人，重量不足，

7、是不足以产生以上破坏效果的。（3）桨叶迎水面靠近磨蚀部位奋轻微的肉眼可见的呈点状的表面内凹现象，说明水流中的异物对转轮桨叶的撞击不仅发生在桨叶进水边，也出现在了桨叶迎水面上，且异物粒径较大。而迎水面表面光洁度良好的事实也表明，异物撞击的持续时间不长，破坏情况轻微。3.3、桨叶磨蚀破坏的吋间可能在机组投产前后。理由如下：与1#机组同类型II同期投产的3#机组在2014年9月份进行了流道检査，未在转轮桨叶上发现任何磨蚀现象。经查阅对比1、3#机组的运行记录，发现两台机组的在投入商业运行后，在运行小时数和

8、负荷水位运行区间并无较大差异，但在水库正式蓄水前，为处理挡沙坎缺陷，1#机组曾打开进口快速门一周放空前池积水,而3#机组在这一吋期从未打开过进UI快速门。推测正是这一步骤使前池中蓄存的大粒径石块、混凝土块等异物通过1#机组拦污栅进入蜗壳。通过查阅设计资料得知，当机组正常运行时，通过桨叶的流速最高能达到llm/s，水流裹挟异物在如此流速下产生的动能足以对桨叶造成相当的打击破坏。1#机组在一年的运行吋间内未出现过异常的轴承摆度和机架振动变化，也从侧面说明，1#机组的磨蚀现