燈泡貫流式機(jī)組水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)典型缺陷分析與處理

李賢明

（五凌電力有限公司，湖南長(zhǎng)沙，410004）

1 概述

五凌公司已投產(chǎn)燈泡貫流式機(jī)組29臺(tái)，投產(chǎn)容量804.68 MW，主要分布在湖南沅水、資水、湘江流域上。

凌廠安裝9臺(tái)單機(jī)容量30 MW的燈泡貫流式機(jī)組，水輪機(jī)額定水頭8.5 m，設(shè)計(jì)年發(fā)電量12.15億kW·h。1-5號(hào)機(jī)由日立公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，6-9號(hào)機(jī)由日立公司設(shè)計(jì)、哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)。首臺(tái)機(jī)組于1998年投產(chǎn)發(fā)電，1999年、2000年每年投產(chǎn)4臺(tái)機(jī)組。

洪廠安裝6臺(tái)單機(jī)容量45 MW燈泡貫流式機(jī)組，設(shè)計(jì)年發(fā)電量10.17億kW·h，水輪機(jī)額定水頭20 m，投產(chǎn)時(shí)是國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的燈泡貫流式機(jī)組，目前在該類型機(jī)組中運(yùn)行水頭仍然最高。1-2號(hào)機(jī)組水輪機(jī)由日本日立公司生產(chǎn)、發(fā)電機(jī)為法國(guó)阿爾斯通公司生產(chǎn)；3-6號(hào)機(jī)組由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司按照國(guó)外技術(shù)制造。1-5號(hào)機(jī)組于2003年投產(chǎn)，6號(hào)機(jī)組于2005年投產(chǎn)。

近廠安裝3臺(tái)奧地利ELIN公司燈泡貫流式機(jī)組，單機(jī)容量21.06 MW，水輪機(jī)額定水頭6.8 m，單臺(tái)機(jī)滿發(fā)流量361 m3/s，設(shè)計(jì)年發(fā)電量2.92億kW·h。首臺(tái)機(jī)組于2000年投產(chǎn)，2002年機(jī)組全部投產(chǎn)。

東廠安裝4臺(tái)單機(jī)容量18 MW的燈泡貫流式機(jī)組，水輪機(jī)額定水頭6.8 m，設(shè)計(jì)年發(fā)電量2.912億kW·h。機(jī)組由東芝水電設(shè)計(jì)生產(chǎn)。工程于2004年11月10日開(kāi)工建設(shè)，主體工程2007年10月完工，1-4號(hào)機(jī)組分別于2007年3月、6月、9月和11月并網(wǎng)發(fā)電。

由于設(shè)計(jì)和設(shè)備本身質(zhì)量原因，部分電廠先后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)輪室裂紋、槳葉軸套磨損、槳葉操作油管斷裂、轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓斷裂、轉(zhuǎn)輪室空蝕、轉(zhuǎn)子支架（臂）裂紋、定子線棒槽底墊條竄出等重大設(shè)備缺陷，嚴(yán)重影響電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，大部分缺陷已得到有效處理，尚未根治的缺陷已采取防范措施，得到了有效控制。通過(guò)對(duì)這些典型缺陷的分析與處理，對(duì)今后防范燈泡貫流式機(jī)組類似缺陷的發(fā)生具有重要的借鑒意義。

2 典型缺陷案例分析處理

2.1 凌廠轉(zhuǎn)輪室裂紋缺陷處理

2.1.1 現(xiàn)象描述

（1）1 2011年6月，5號(hào)轉(zhuǎn)輪室R3環(huán)法蘭10～12點(diǎn)鐘方向內(nèi)側(cè)焊縫裂紋長(zhǎng)度1 600 mm，外側(cè)焊縫裂紋長(zhǎng)度2 300 mm。

圖1 5號(hào)轉(zhuǎn)輪室裂紋處理Fig.1 Treatment of the cracks on 5#runner chamber

（2）2011年7月，5號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪室R3環(huán)法蘭9點(diǎn)鐘、0～3點(diǎn)鐘、5～7點(diǎn)鐘方向焊縫內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)發(fā)現(xiàn)大量超標(biāo)缺陷。

圖2 7號(hào)轉(zhuǎn)輪室探傷Fig.2 Defects detection of the 7#runner chamber

（3）2011年8月，無(wú)損檢測(cè)抽檢其他機(jī)組轉(zhuǎn)輪室R3環(huán)法蘭焊縫內(nèi)部存在大量超標(biāo)缺陷。

2.1.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

凌廠水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室分上、下兩瓣組合，總長(zhǎng)4 235 mm，中部是以槳葉為中心的球形體，空間直徑6 900 mm，轉(zhuǎn)輪室球形段材料為0Cr18Ni9，其他段材料為Q235，總重約42 t。轉(zhuǎn)輪室上游側(cè)通過(guò)法蘭面固定于外配水環(huán)，下游側(cè)套入伸縮節(jié)，類似懸臂結(jié)構(gòu)。

2.1.3 原因分析

（1）設(shè)計(jì)原因：轉(zhuǎn)輪室軸向尺寸過(guò)長(zhǎng)達(dá)4 235 mm（較同類型機(jī)組偏長(zhǎng)約1 000 mm）；轉(zhuǎn)輪室本體鋼板局部厚度較薄（尾部擴(kuò)散段僅為25 mm），整體剛度偏弱，致使機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中振幅較大。

（2）制造原因：4-9號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室當(dāng)時(shí)在哈電制造時(shí)，由于加工條件受限，采取分段加工制造，轉(zhuǎn)輪室分段帶來(lái)以下問(wèn)題：一是增加了轉(zhuǎn)輪室的焊縫數(shù)量，加大了焊縫開(kāi)裂的幾率；二是用分段法蘭代替過(guò)渡段環(huán)筋，轉(zhuǎn)輪室剛度進(jìn)一步減弱。

（3）焊接質(zhì)量原因：轉(zhuǎn)輪室分段法蘭材料為Q235，過(guò)渡段材料為0Cr18Ni9，為異種鋼焊接結(jié)構(gòu)。異種鋼焊接結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題是：可焊性差、殘余應(yīng)力難以釋放、焊接接頭韌性低。兩種材料的成分和組織不同，其機(jī)械性能和物理性能差異很大，增加了焊接及質(zhì)量控制的難度。加上制造時(shí)焊縫檢測(cè)不到位，焊接質(zhì)量較差，夾渣、氣孔等超標(biāo)，遺留缺陷較多。

2.1.4 處理方法

（1）對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)輪室分段法蘭焊縫裂紋，在焊縫徹底清理干凈后重新焊接，焊后將過(guò)流面打磨光滑進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，保證修復(fù)質(zhì)量。焊接工藝由哈電提供。

（2）在轉(zhuǎn)輪室分段法蘭處局部焊接加強(qiáng)筋，共48塊均布。加強(qiáng)筋焊接方案由哈電提供。

（3）先對(duì)5號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行技術(shù)改造，全部使用不銹鋼材料，避免異種鋼焊接，采用整體模壓成型工藝，適當(dāng)加厚轉(zhuǎn)輪室，提高轉(zhuǎn)輪室整體剛度，減少轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)。

2.1.5 改進(jìn)措施

為徹底解決轉(zhuǎn)輪室裂紋問(wèn)題，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，2012年先對(duì)5號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行技術(shù)改造，整體更換后轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)明顯降低，效果良好。擬對(duì)后續(xù)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室逐臺(tái)進(jìn)行改造。

2.2 凌廠槳葉軸套磨損缺陷處理

2.2.1 現(xiàn)象描述

（1）2000年3月，1號(hào)機(jī)大修發(fā)現(xiàn)輪轂內(nèi)有大量銅粉，之后檢查其他機(jī)組存在類似問(wèn)題。

（2）2008年1月24日，發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)調(diào)速器回油箱油位下降至低油位告警，至2月24日，共對(duì)回油箱補(bǔ)油3次，補(bǔ)油約2.5 t。

2.2.2 原因分析

主要是設(shè)計(jì)原因引起，為保證水輪機(jī)效率，輪轂比選擇不合理，輪轂偏小，軸套尺寸偏??；材料選擇不當(dāng)，不耐磨。

圖3 1號(hào)機(jī)槳葉銅套磨損Fig.3 Wearing of the copper sleeve for the blades of 1#unit

2.2.3 處理方法

（1）逐年進(jìn)行水輪機(jī)大修，解體轉(zhuǎn)輪后更換銅套，銅套材料由鑄錫青銅變更為鑄鋁青銅。

（2）新銅套配合尺寸必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)決定，再進(jìn)行加工處理，確保公差與配合滿足要求。

2.2.4 改進(jìn)措施

（1）由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，無(wú)法避免銅套的磨損，只能定期更換銅軸套延緩磨損。需要進(jìn)一步調(diào)研新技術(shù)和新工藝，延長(zhǎng)銅套使用壽命。

（2）新銅套推力部分的配合尺寸需要進(jìn)一步研究確定，控制槳葉的竄動(dòng)量在0.5 mm以內(nèi)。

2.3 凌廠槳葉操作油管斷裂缺陷處理

2.3.1 現(xiàn)象描述

（1）機(jī)組運(yùn)行時(shí)調(diào)速器油泵啟動(dòng)頻繁，啟、停時(shí)間間隔不穩(wěn)定，經(jīng)常小于2min（耗油量約130L/min）。

（2）機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下調(diào)速器油泵啟、停時(shí)間間隔正常。

（3）2002年、2003年和2011年，相繼發(fā)生4號(hào)機(jī)、5號(hào)機(jī)、7號(hào)機(jī)槳葉操作油管斷裂缺陷。

圖4 4號(hào)機(jī)槳葉操作油管斷裂Fig.4 Break of the operating tubing of blades of 4#unit

2.3.2 原因分析

（1）設(shè)計(jì)原因：油管分段，每段之間采用法蘭聯(lián)接，油管組裝直線度難以控制，易使油管產(chǎn)生蹩勁。

（2）制造原因：焊縫焊接質(zhì)量差，遺留較多超標(biāo)缺陷。

（3）安裝原因：同心度較難控制，造成操作油管裝配時(shí)就存在蹩勁隱患，使螺栓和法蘭焊縫承受較大的附加彎矩，同時(shí)操作油管隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，存在一定撓度，在重力和離心力作用下會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力，導(dǎo)致法蘭的焊縫和螺栓疲勞破壞。

2.3.3 處理方法

（1）重新制作操作油管，焊接過(guò)程中控制焊接質(zhì)量，避免焊縫的根部存在缺陷。對(duì)于此類焊縫，焊接工藝首先采用氬弧焊打底，然后正常焊接，焊后進(jìn)行PT探傷檢查，并將焊縫打磨光滑。加工時(shí)應(yīng)確保法蘭面與管中心的垂直度。安裝時(shí)確保操作油管的直線度，不存在局部蹩勁。

（2）安裝過(guò)程中，操作油管與受油器浮動(dòng)瓦的同心度要按照規(guī)定滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3.4 改進(jìn)措施

對(duì)操作油管法蘭焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用整管，取消中間焊逢。此方案有待重新設(shè)計(jì)。

2.4 凌廠8號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓斷裂缺陷處理

2.4.1 現(xiàn)象描述

2011年12月7日，巡視發(fā)現(xiàn)8號(hào)機(jī)主軸密封支架內(nèi)有異常聲響，解體主軸密封支架后發(fā)現(xiàn)12個(gè)轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸螺栓斷裂一個(gè)。

2.4.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

水輪機(jī)軸與轉(zhuǎn)輪體聯(lián)接把合設(shè)計(jì)中，在聯(lián)軸法蘭上均布18個(gè)孔，均分為6組，每組中包括2個(gè)螺栓孔和一個(gè)銷釘孔。6個(gè)銷釘孔安裝6個(gè)?130×?115的銷釘，主要傳遞扭矩和承受剪力。12個(gè)螺栓孔安裝12個(gè)M100×6的聯(lián)軸螺栓，承受軸向拉壓應(yīng)力。

2.4.3 原因分析

（1）顯微金相組織分析表明，聯(lián)軸螺栓含有網(wǎng)狀鐵素體，能譜試驗(yàn)處有Mn、S夾雜物。網(wǎng)狀鐵素體、Mn、S夾雜物的存在破壞了組織的連續(xù)性，致使基體強(qiáng)度明顯降低，是裂紋產(chǎn)生的內(nèi)在因素。

（2）無(wú)損檢測(cè)聯(lián)軸螺栓根部過(guò)渡區(qū)是螺栓的應(yīng)力集中區(qū)，螺栓承受較大的應(yīng)力是裂紋產(chǎn)生的外在因素。螺栓長(zhǎng)期運(yùn)行中，在內(nèi)外雙重因素的作用下，最終產(chǎn)生斷裂。

2.4.4 處理方法

在流道內(nèi)更換12個(gè)聯(lián)軸螺栓。

2.4.5 改進(jìn)措施

（1）制定聯(lián)軸螺栓檢測(cè)周期，定期進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

（2）無(wú)損檢測(cè)一旦發(fā)現(xiàn)有缺陷的螺栓，應(yīng)全部更換該臺(tái)機(jī)組的12個(gè)螺栓，同時(shí)選用強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的螺栓，并對(duì)新的螺栓進(jìn)行抽檢合格。

（3）聯(lián)軸螺栓安裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制螺栓伸長(zhǎng)量，伸長(zhǎng)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 凌廠定子鐵心槽底墊條、槽襯紙竄動(dòng)處理

2.5.1 現(xiàn)象描述

2011年2月，發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組定子上游側(cè)有7處、下游側(cè)有10處槽底墊條竄出，部分定子鐵芯齒壓條有不同程度的移位。后發(fā)現(xiàn)2-5號(hào)機(jī)組定子鐵芯也存在不同程度的槽底墊條竄出現(xiàn)象。

圖6 1號(hào)機(jī)組定子壓板位移Fig.6 Displacement of the stator plate for 1#unit

圖7 1號(hào)機(jī)組定子墊條竄出Fig.7 Stator pad of 1#unit moved out

2.5.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

凌廠1-5號(hào)定子機(jī)座為整圓焊接框架結(jié)構(gòu)。定子鐵芯在工廠疊裝，鐵芯固定方式采用76根單鴿尾筋結(jié)構(gòu)，定位筋鴿尾側(cè)掛裝鐵芯，非鴿尾側(cè)與托板、托板與定子機(jī)座環(huán)板焊接在一起。鐵芯背部布置76根M45的拉緊螺桿，拉緊螺桿通過(guò)76塊（上、下游側(cè)各38塊）小齒壓板（壓指和壓板焊接成一整體）將鐵芯拉緊后與機(jī)座連成一整體。小齒壓板與機(jī)座的接觸方式為機(jī)座周向環(huán)筋面接觸結(jié)構(gòu)；定子繞組為整槽雙層波繞組，采用羅貝爾換位方式；定子絕緣等級(jí)F級(jí)，轉(zhuǎn)子絕緣等級(jí)F級(jí)。

2.5.3 原因分析

（1）由于線棒槽內(nèi)固定工藝有缺陷，機(jī)組運(yùn)行多年后槽底墊條壓緊力不夠，槽底墊條松動(dòng)帶動(dòng)槽襯紙竄出。

（2）由于鐵心定位筋為“死筋”，沒(méi)有預(yù)留膨脹間隙，鐵心發(fā)熱后存在從上、下游側(cè)兩個(gè)端部（齒壓板位置）向外膨脹的趨勢(shì)，給齒壓板一個(gè)向外圓的作用力，正是由于此作用力造成齒壓板移位。同時(shí)由于這種趨勢(shì)，容易使槽底墊條槽口部分的粘膠失效。長(zhǎng)期的熱脹冷縮效應(yīng)造成槽底墊條、槽襯紙竄出和齒壓板移位。

2.5.4 處理方法

臨時(shí)措施：

（1）將竄出的墊條及襯紙剪掉，記錄好剪掉的長(zhǎng)度做好記錄；對(duì)發(fā)電機(jī)定子齒壓條的位移量進(jìn)行標(biāo)記；將剩余的墊條及襯紙采用刷膠和綁扎的方式在定子線棒槽口部位進(jìn)行固定，盡量防止其繼續(xù)竄出。

（2）定期檢查定子齒壓條的位移量有沒(méi)有變化，墊條和襯紙有沒(méi)有繼續(xù)竄出，定子線圈端部絕緣是否磨損，端部槽楔是否松動(dòng)等。

（3）定期檢測(cè)燈泡頭內(nèi)臭氧含量，監(jiān)測(cè)電腐蝕發(fā)展趨勢(shì)。

永久措施：

（1）改進(jìn)線棒槽內(nèi)固定工藝，防止槽底墊條、槽襯紙松動(dòng)后竄出。1號(hào)機(jī)采用哈電工藝更換了線棒，重新下線并更換了拉緊螺桿。

（2）在不改變?cè)X壓板浮動(dòng)結(jié)構(gòu)的前提下，裝設(shè)齒壓板導(dǎo)向塊，防止齒壓板旋轉(zhuǎn)后擠壓線棒端部。1號(hào)機(jī)在線棒全部解體的情況下進(jìn)行齒壓板導(dǎo)向塊的焊接。

（3）5號(hào)機(jī)組A修對(duì)定子吊出后進(jìn)行了全面檢查，對(duì)竄出的墊條進(jìn)行了綁扎處理，對(duì)端箍進(jìn)行了綁扎加固，噴絕緣漆后裝復(fù)。

2.5.5 改進(jìn)措施

（1）定期對(duì)定子鐵芯及線棒進(jìn)行檢查。

（2）后續(xù)機(jī)組的處理可以考慮在不更換線棒的情況下，在下層線棒槽口綁扎止動(dòng)塊的方案（類似槽楔止動(dòng)塊），阻止槽底墊條竄出。繼續(xù)觀察5號(hào)機(jī)組定子鐵芯槽底墊條處理的情況，為其余機(jī)組類似問(wèn)題處理提供借鑒。

2.6 洪廠3-6號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子支臂裂紋處理

2.6.1 現(xiàn)象描述

2004年底，電廠定期檢測(cè)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)3～5號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子支臂存在裂紋缺陷，裂紋多出現(xiàn)在輪轂圓盤和支臂筋板之間的焊縫處，呈斷續(xù)狀分布。機(jī)組裂紋最多時(shí)有196條，總長(zhǎng)度14.6m，單條裂紋最長(zhǎng)135mm、最深10 mm。2005-2006年，進(jìn)行了3-5號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子支臂裂紋處理，效果不理想，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，無(wú)損檢測(cè)復(fù)查又發(fā)現(xiàn)新的裂紋，并有擴(kuò)展趨勢(shì)。

圖8 5號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子支臂裂紋Fig.8 Cracks on the rotor arm of 5#unit

2.6.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

洪廠水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架由一個(gè)中心體圓盤、22塊大筋板、22塊小筋板及磁軛焊接組成，整個(gè)轉(zhuǎn)子支架為柔性支臂結(jié)構(gòu)。3-6號(hào)機(jī)組由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司按照國(guó)外技術(shù)制造。

2.6.3 原因分析

通過(guò)對(duì)電廠轉(zhuǎn)子中心體輪轂圓盤（材質(zhì)18Mn?MoNb）和斜支臂（材質(zhì)16Mn）取樣分析，運(yùn)用碳當(dāng)量法計(jì)算兩種材質(zhì)的冷裂傾向，系統(tǒng)地比較18Mn?MoNb和16Mn鋼材焊接性能的差異；采用有限元方法計(jì)算出轉(zhuǎn)子支架應(yīng)力分布及應(yīng)力集中部位，綜合分析裂紋產(chǎn)生的原因是輪轂圓盤和支臂不同材質(zhì)鋼種焊接工藝控制不佳，鋼材淬硬性較高，易受氫侵蝕而脆化，焊接接頭抗疲勞強(qiáng)度不足，在拘束應(yīng)力和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的交變應(yīng)力的作用下，發(fā)展成為微觀疲勞裂紋源，進(jìn)而擴(kuò)展成為宏觀裂紋，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致焊縫的疲勞斷裂。

2.6.4 處理方法

（1）根據(jù)轉(zhuǎn)子支臂裂紋產(chǎn)生的原因，提出改進(jìn)處理措施：調(diào)整焊接工藝，提高焊縫預(yù)熱、后熱溫度，延長(zhǎng)保溫緩冷時(shí)間；選擇低氫焊材，減少焊縫金屬中氫含量；采用表面疊層焊接法加大焊縫尺寸，增加焊縫強(qiáng)度；焊縫圓滑過(guò)渡，消除局部區(qū)域尖銳突出、未熔合、咬邊等缺陷，提高了焊縫質(zhì)量；采用超聲沖擊技術(shù)，消除焊縫殘余應(yīng)力，提高抗疲勞強(qiáng)度，有效控制焊縫裂紋產(chǎn)生。改進(jìn)方案實(shí)施后，經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行檢驗(yàn)，轉(zhuǎn)子支臂裂紋由處理前平均150余條減少到僅幾條淺表裂紋，經(jīng)打磨后消失。

（2）購(gòu)買新的轉(zhuǎn)子支架，采用加大轉(zhuǎn)子輪轂圓盤結(jié)構(gòu)來(lái)解決筋板斷裂的問(wèn)題，在5號(hào)機(jī)組A修更換了轉(zhuǎn)子支架。同時(shí)將更換下來(lái)的轉(zhuǎn)子支架進(jìn)行修復(fù)加強(qiáng)處理，焊接了異型筋板與三角筋板，增加了轉(zhuǎn)子支架的強(qiáng)度。將4號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子支架用已修復(fù)的支架進(jìn)行更換，目前未發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)。

2.6.5 改進(jìn)措施

（1）定期對(duì)轉(zhuǎn)子支架焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。汛期在機(jī)組低谷停機(jī)后抓緊檢查支架焊縫。

（2）對(duì)4號(hào)機(jī)組更換下來(lái)的轉(zhuǎn)子支架進(jìn)行修復(fù)，用作3號(hào)、6號(hào)機(jī)組的備品。

2.7 近廠1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣低處理

2.7.1 現(xiàn)象描述

2009年2月，維護(hù)中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子絕緣降為0.2 MΩ，經(jīng)多次常規(guī)處理，轉(zhuǎn)子絕緣情況沒(méi)有好轉(zhuǎn)反而繼續(xù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；2010年10月，1號(hào)機(jī)組B修轉(zhuǎn)子處理前檢測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)子絕緣已不到0.1 MΩ，低于40 MΩ的磁極多達(dá)53個(gè)，給電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大影響。

2.7.2 原因分析

2005年滲油與殘存的油跡在長(zhǎng)期運(yùn)行中逐步滲入部分磁極內(nèi)部，油本身極易附著碳粉、污物等，加上2009年初機(jī)組除濕器故障且停機(jī)時(shí)天氣極為潮濕，油污、碳粉、潮氣三者結(jié)合是造成部分磁極絕緣不合格的主要原因。雖然1號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)2009年迎峰度夏期間高溫、高負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)行，但風(fēng)洞內(nèi)的熱風(fēng)溫度一般最高也只有60℃左右，滲入磁極的濕氣、碳粉等污物與油污結(jié)合牢固，潮氣很難徹底揮發(fā)出來(lái)。即便進(jìn)行清洗與磁極外部清洗，磁極的主絕緣與間隙之間的絕緣紙、玻璃絲帶吸附的污物不能徹底清除，且在運(yùn)行中極易受到電場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)等影響重新分布，加之燈泡貫流式機(jī)組燈泡頭空間狹小且風(fēng)洞不能完全密封，內(nèi)部污物重新分布與外部碳粉結(jié)合造成磁極絕緣再次下降。

2.7.3 處理方法

（1）帶電清洗劑能清除灰塵、油污等而不對(duì)絕緣造成破壞，采用帶電清洗劑對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行清洗處理以提高轉(zhuǎn)子整體絕緣。通過(guò)對(duì)比分析，選擇華陽(yáng)恩賽有限公司的愛(ài)斯-50（FAST-SOLV）高純度溶劑電氣、機(jī)械設(shè)備清洗劑進(jìn)行處理。清洗后1號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子整體絕緣合格。

（2）為徹底消除碳粉污染，用PVC管將機(jī)組碳粉排出裝置風(fēng)機(jī)出口風(fēng)引向室外，并通過(guò)計(jì)算選擇匹配風(fēng)機(jī)進(jìn)行引排，此風(fēng)機(jī)與原碳粉排出裝置風(fēng)機(jī)串聯(lián)同步運(yùn)行。2010年9月，電廠在完成碳粉吸附裝置改造與對(duì)轉(zhuǎn)子磁極再次清洗后，1號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子絕緣在后續(xù)的跟蹤檢測(cè)中一直穩(wěn)定在8～10 MΩ，無(wú)明顯波動(dòng)與下降。

2.7.4 改進(jìn)措施

定期對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行檢查。

2.8 東廠機(jī)組轉(zhuǎn)輪室空蝕處理

2.8.1 現(xiàn)象描述

2011年11月機(jī)組檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室里襯空蝕嚴(yán)重，平均深度10 mm，局部點(diǎn)15～20 mm，且內(nèi)部初具蜂窩狀。3號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室里襯空蝕面積約10 m2，金屬失重量約1 000 kg。檢查其余3臺(tái)機(jī)組，均存在不同程度的空蝕，且空蝕發(fā)生部位相同，但空蝕沒(méi)有3號(hào)機(jī)組嚴(yán)重。

圖9 3號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪室里襯空蝕Fig.9 Cavitation of the runner chamber liner of 3#unit

2.8.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明

東廠水輪機(jī)型號(hào)GZ（B113）-WP-640，最大水頭9.7 m，最小水頭3.0 m，額定水頭6.8 m。該轉(zhuǎn)輪采用三葉片結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪室材料為Q235-A，兩瓣結(jié)構(gòu)，壁厚35 mm，重量30.5 t，槳葉轉(zhuǎn)角為-15°～20°，轉(zhuǎn)角寬度1 000 mm，轉(zhuǎn)輪室里襯不銹鋼區(qū)域?yàn)檩喨~中心線下游側(cè)500mm的轉(zhuǎn)輪出水邊，寬度1050mm。

2.8.3 原因分析

（1）設(shè)計(jì)原因

①東廠機(jī)組轉(zhuǎn)輪是套用廣東的一個(gè)水電站轉(zhuǎn)輪，不是針對(duì)東廠電站水頭和流態(tài)專門設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)的，轉(zhuǎn)輪綜合性能與電站實(shí)際流態(tài)有偏差。

②采用3葉片轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)，單位流量大，水輪機(jī)重量輕，機(jī)組振動(dòng)存在超標(biāo)現(xiàn)象。

③槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)范圍的轉(zhuǎn)輪室球面段里襯材料為Q235普通碳鋼材質(zhì)，較不銹鋼抗空蝕性能差。

（2）施工原因

電站建設(shè)施工時(shí)，由于樞紐整體向左岸移3m，使機(jī)組進(jìn)水口進(jìn)水邊界條件改變，造成機(jī)組進(jìn)水呈紊流態(tài)，并成漩渦狀進(jìn)入機(jī)組，使機(jī)組進(jìn)水條件惡化，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)存在超標(biāo)。

（3）運(yùn)行原因

因東廠為上游柘溪電廠的反調(diào)節(jié)電廠，且柘溪電廠為系統(tǒng)調(diào)峰電廠，負(fù)荷與水位變幅巨大。自投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)組年運(yùn)行60%偏離最優(yōu)效率區(qū)，長(zhǎng)期高水頭小流量運(yùn)行，接近或超過(guò)空蝕限制線運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。

2.8.4 處理方法

（1）針對(duì)3號(hào)機(jī)組重新設(shè)計(jì)和制造水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室，將槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域的轉(zhuǎn)輪室里襯全部更換為不銹鋼材質(zhì)，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)輪室鋼板厚度，徹底解決轉(zhuǎn)輪室設(shè)計(jì)材質(zhì)和強(qiáng)度不足的問(wèn)題，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

（2）其余3臺(tái)機(jī)組采取涂抹貝爾左納修復(fù)劑的方式進(jìn)行處理，延緩空蝕惡化。

（3）在3號(hào)機(jī)組B修時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行更換，同時(shí)實(shí)施伸縮節(jié)改造項(xiàng)目，消除轉(zhuǎn)輪室空蝕和伸縮節(jié)螺栓斷裂的重大隱患。從3號(hào)機(jī)組目前運(yùn)行情況來(lái)看，轉(zhuǎn)輪室更換后，轉(zhuǎn)輪室振動(dòng)幅值較之前降低了30%左右，改造效果良好。其余3臺(tái)機(jī)組按計(jì)劃逐臺(tái)更換轉(zhuǎn)輪室。

2.8.5 改進(jìn)措施

（1）掌握機(jī)組振動(dòng)區(qū)，避振運(yùn)行。

（2）攔污柵差壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)清污，減小水流阻力，降低機(jī)組振動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

燈泡貫流式機(jī)組由于受設(shè)計(jì)、制造、安裝質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境的影響，以及自身結(jié)構(gòu)的特殊性（如轉(zhuǎn)輪室類似懸臂結(jié)構(gòu)）所帶來(lái)的不足，部分電廠設(shè)備缺陷較為突出，隱患難以根治。經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)人員的不懈努力，公司部分技術(shù)難題已取得突破，轉(zhuǎn)輪室裂紋、轉(zhuǎn)輪室空蝕、轉(zhuǎn)子支臂裂紋的疑難問(wèn)題已得到基本解決。燈泡貫流式機(jī)組尚未解決的技術(shù)難題需要進(jìn)一步加強(qiáng)同科研院所和廠家的聯(lián)系，加大技術(shù)攻關(guān)力度，不斷引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，徹底消除設(shè)備隱患，預(yù)防設(shè)備事故發(fā)生。

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