浅谈杂谷脑河流域薛城水电站水轮机过流部件抢修工艺余凌

浅谈杂谷脑河流域薛城水电站水轮机过流部件抢修工艺余凌

余凌

四川华电杂谷脑水电开发有限责任公司四川610000

薛城水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县境内的杂谷脑河流域，厂房距理县县城27km，距成都176km。薛城水电站的工程任务以发电为主，电站采用引水式开发，装有3台混流式水轮发电机组，总装机容量138MW，多年平均发电量6.492亿kW.h。电站水库正常蓄水位1709.5m，相应库容114.8万m3，汛期排沙运行水位1704.0m，水库死水位1704.0m，调节库容62.3万m3，具有日调节能力。

电站于2007年12月10日下闸蓄水，2007年12月28日第一台机组投入商业运行，同年12月31日全面实现“三投”。2008年5.12特大地震发生在临县汶川映秀镇，震后薛城电站上游山体滑坡严重，泥石流等次生地质灾害频发，河流泥沙含量较重、水质很差。机组经过3年多高利用小时运行，于2012年汛前大修时，将水轮机部件吊出，发现水轮机过流部件由于泥沙磨蚀严重，已不能满足正常稳定高效发电的需要，需赶在汛期来水前对其进行整体修复。

一、薛城电站水轮机过流部件具体损坏情况

1.底环抗磨板面深坑密集，下止漏环已磨平，最大单边间隙达15mm（设计间隙1mm），已达不到止水要求。

2.过流部件修复工艺

2.1转轮

损坏程度：进口处有一定汽蚀磨损，上、下止漏环磨损严重。

修复方案：

（1）对转轮进行全面着色和超声波探伤，将所有缺陷、裂纹用砂轮、碳弧清理干净,清理后再对其做着色探伤。

（2）补焊用0Cr13Ni5MoRE不锈钢焊条对叶片及过流面上的缺陷、汽蚀及磨损处进行补焊。

（3）转轮上冠下环外圆已明显磨损，上冠刚性较好，外圆（￠2000处）堆焊后与顶盖止漏环配车，下环采用3.2小焊条补焊深坑再车圆与底环止漏环配车。

（4）转轮属关键部件，焊接时必须严格按工艺执行，焊前对补焊部位预热，温度在80-120度之间，焊料采用0Cr13Ni5MoRE不锈钢焊条和ER410NiMo焊丝(化学成份和性能与0Cr13Ni5MoRE焊条相同)，焊接时严格控制电流，采取对称、分段及锤击等措施减少应力产生，细小缺陷采用氩弧焊接，焊后对大量补焊处焊缝局部加热并用石棉布保温，做简易热处理。

（5）焊后修磨转轮焊接处，叶片出水边开口应符合图纸要求，并用叶片型线样板进行检查。

（6）转轮按ASME标准第V章附录8的方法进行100%PT检查.按JB4730-94(II)标准进行超声波探伤检查，不允许超标缺陷存在。

（7）合格后车修转轮，精磨转轮叶片及过流面，并进行平衡。

2.2导叶

损坏程度：导叶两端面、瓣体及进出水边磨损严重。

修复方案：

（1）对导叶下端面进行堆焊，导叶上端面补焊深坑，导叶瓣体补焊深坑，导叶进出水边补焊，导叶轴径与瓣体的过渡区域补焊。焊前准备：将所有补焊区域用砂轮机修磨平整，并清理干净，便于焊接。探伤：对导叶全面做PT探伤，标准按CCH70-3标准。焊料：焊料采用0Cr13Ni5MoRE不锈钢焊条和ER410NiMo焊丝(化学成份和性能与0Cr13Ni5MoRE焊条相同)。焊前导叶预热与温度控制：预热温度120ºC，焊接其间导叶需保温，焊接层间温度小于250ºC。焊接消氢：焊后导叶加热至300ºC保温7小时以上消氢。去应力：焊接时采用锤击、分段方式减少应力产生。导叶焊后退火，退火工艺按标准不锈钢工艺，其中上轴颈用水玻璃涂抹再用硅酸铝纤维包扎以保护上轴颈。精加工：先对焊接区域粗磨，将其尖锐处磨平以得于焊接和探伤；再对其全面做超声波（UT），标准按ASME，合格后导叶划线检查；按导叶热校形—划导叶顶尖孔—镗床打顶尖孔—粗车—粗铣导叶进出水边搭合面—铲磨导叶板体—补焊缺陷—半精车板体两端头单边留0.5mm余量—着色（PT）探伤—精车导叶—精磨导叶—划线—铣导叶搭接面—清理流程进行。修复后按ASME标准第V章附录8的方法进行100%PT重新对导叶全面探伤。由于导叶瓣体上端面补焊较少，允许长轴比图纸尺寸长0.5mm。

2.3顶盖

损坏程度：顶盖抗磨板面汽蚀磨损严重，止漏环间隙较大。

修复方案：

（1）对抗磨板面深坑进行补焊。

（2）车顶盖，将顶盖把合面及止口找正，找正偏差小于0.03mm，顶盖抗磨板面车削不大于0.5mm,允许有黑皮，将止漏环与转轮上冠外圆配车。

（3）顶盖把合面车削，车削量为顶盖抗磨板与底环抗磨板车削量之和，保证顶盖、底环装配后开档尺寸符合设计要求。

2.4底环

损坏程度：底环抗磨板面汽蚀磨损严重，止漏环处磨损量达15mm。修复方案：

（1）将底环内圆车削见圆，内圆上下车6X45°焊接坡口，并测量内圆实际尺寸。

（2）用0Cr13Ni5Mo钢板卷成圆圈焊接成止漏环，止漏环中部钻40个￠18的塞焊孔。

（3）清理底环，清理后按ASME标准第V章附录8的方法对抗磨板进行100%PT探伤，无裂纹和超标缺陷后准备焊接。

（4）配车止漏环外圆，与底环内圆配合间隙0.15mm。

（5）装止漏环，焊止漏环及塞焊孔，补焊底环上平面深坑，焊接时先将底环焊在刚性较好的胎具上，减小底环变形（如变形较大需校形）。

（6）焊接后粗车底环（以把合平面为基准）。

（7）按ASME标准第V章附录8的方法进行100%PT对止漏环探伤。

（8）处理所有缺陷。

（9）精车底环，以底环把合面及外圆找正，找正偏差小于0.03mm，底环抗磨板面车削小于0.5mm,允许有黑皮，止漏环内圆与转轮下环配车，间隙符合设计要求。

底环设计刚性较差，焊接后存在一定变形，需要在工地调整，安装时乙方配合调整。

2.5预装

转轮、底环、顶盖、导叶处理完毕后进行预装并符合以下要求：

（1）顶盖与底环预装时检查顶盖与底环过流面间高度，用钢琴线检查顶盖底环的同轴度。

（2）研磨导叶立面间隙，活动导叶用钢丝绳捆紧时，立面间隙用0.05mm塞尺检查应全部不能通过。

（3）转轮、顶盖、底环配车加工并进行预装，以保证上、下止漏环间隙在设计标准范围内。

（4）所有部件完工后进行表面修饰、喷漆及防锈处理。

此项修复工作10天内完成，未影响薛城电厂#1机组大修工期，未造成汛期电量损失，投运后机组各部振动、摆度、温度数据优良，运行工况良好。