高水头混流式水轮机的构造特性(2)

2025-04-29

1.5顶盖取水

顶盖取水是将转轮上迷宫环的漏水,通过转轮上冠的泵板作用后,取出作机组冷却用水。为满足电站机组供水系统必要的水压和水量,结合主轴密封的型式,采用转轮上冠无减压孔,将上迷宫漏水全部由顶盖排出,直接供机组技术供水系统;在转轮上冠上专门设置了径向叶片泵结构,上迷宫的漏水,一部分直接进入顶盖内腔,另一部分沿转轮与顶盖之间的间隙流动,并且被径向叶片加压后进入顶盖内腔,用管路引出供技术供水。当机组运转时,由于离心力的作用,使主轴法兰处为低压区,从而使主轴密封处于无水情况下运行。因此,非接触式密封尽管由于转轮叶片泵系统会增加部分能量消耗,而另一方面由于主轴密封是非接触式的,减少了其磨擦损失,综合起来不会降低水轮机的效率。

1.6水轮机的检修方式

高水头混流式水轮机,特别是在含沙水流中工作的高水头混流式水轮机,由于其导水机构和转轮流道内水流速度高,因此水轮机的检修机会要比发电机多,即水轮机的装拆次数要多。为了缩短机组的检修时间,高水头混流式水轮机可以考虑设置水轮机中拆结构和下拆结构,可在不拆除发电机部件的情况下,单独对水轮机进行除埋件以外其他零部件进行拆卸检修。中拆结构需设置一根水轮机中间轴和一套机坑中的吊运设备,同时在水轮机层机墩上开有一个能满足水轮机拆御部件运出的通道。下拆结构是指在尾水锥管拆后,放下底环,即可更换下固定密封环并对转轮进行补焊打磨等检修工作。这种下拆结构必需要将尾水锥管设计成活动的,周围不能浇注混凝土。因此,对水轮机就有三种检修方式,如果整台机组检修可以用常规的年拆方式,如果单独检修水轮机可以用中拆方式,如检修转轮等就可以用下拆方式。根据不同的机组检修内容采用不同的检修方式,可以大大地缩短机组检修时间。

2.高水头混流式水轮机的运行情况

2.1 常规结构的高水头混流式水轮机的运行

20世纪60、70年代,国内装有高水头混流式水轮机均采用了常规结构,其水轮机泥沙磨损、导叶漏水、空蚀、振动、噪音等非常严重,转轮,导叶等过流部件基本上每年都要进行大量的补焊检修,一般1-2年就要进行水轮机大修,造成电站水轮发电机组很难长期安全稳定运行。当都用带副叶片的转轮进行全面的改造后,目前运行情况都比较良好,其水轮机泥沙磨损,导叶漏水,空蚀振动等性能均有很好的改善,大修周期基本上可以保持4-5年。

2.2新结构的高水头混流式水轮机的运行

随着水轮机技术的进步和发展,特别是高水头混流式水轮机先进技术的引进,使我国高水头混流式水轮机的水力设计、结构设计、加工制造等各方面都有了很快的发展,其运行稳定性、安全可靠性、抗磨蚀性能以及叶片无裂纹等各项指标均很好,即使是在过机泥沙含量较高的河上运行,也仅仅在出水边背面和根部有微小的磨损和空蚀,顶盖和底环的抗磨面、导叶两端面无空蚀和水流冲刷现象,尾水肘管和锥管以及其他部位都没有空蚀磨损现象。

3.结语

1)目前,国内已投运的高水头混流式水轮机较多,实际运行经验也证实了高水头混流式水轮机在采用了新结构、新工艺后运行特性很好,大力推广使用新结构高水头混流式机组,对节约投资,提高电站经济效益具有十分重要的意义。

2)国内已投运的高水头混流式水轮机大多采用了带副叶片的转轮,其运行特性也很好,但由于带副叶片的转轮叶片数量比常规转轮叶片数多1倍,其转轮重量大,投资相对较高。

3)带副叶片的转轮叶片与上冠、下环的焊接打磨空间小,焊接存在一定的难度,稍不注意,就可能造成焊接质量问题,所以对其焊接质量和焊接工艺要求更高。同时,叶片质量也是直接影响水轮机转轮质量和性能特性好坏的重要因素,高水头混流式水轮机转轮叶片应采用不锈钢钢板进行模压成型。

4)顶盖取水是高水头混流式水轮机很好的一种取水方式,建议在高水头混流式水轮机的设计中进行推广应用。顶盖取水不但可以节省大量的厂用电,而且水质好,水压稳定,操作简单,运行可靠性高。

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