高水头混流式机组初期运行值得注意的问题

　　作者：韩大伟(中国华能集团公司，北京 100088)

　　引水式水电站水轮机工作水头一般很高，近年来投产或在建的引水式电站的混流式水轮机单机容量均在5万kW以上，设计水头在300 m以上，最高可达490 m。由于混流式机型与冲击式机型相比机组尺寸小、重量轻、转速高、水力效率高，在转速、容量和水头相匹配的情况下，大多采用混流式水轮机。

    高水头混流式水轮机由于转速高、流速高，要求旋转部件安装精度高。特别是机组运行以后，水轮机流道对杂物要求严格，在含泥沙水流作用下，过流部件将产生磨蚀。此外，受水流特性以及运行方式的影响，水轮机通流部件表面还受空蚀的作用。随着时间的推移会造成过流部件特别是转轮表面严重破坏，影响机组稳定运行。因此高水头混流式水轮机72 h交付使用后，在商业运行初期要密切关注机组的状态和运行参数。

    (1) 目前投产机组在线监测设备都比较齐备，交付使用以后要确保各类在线监测设备(如温度、振动、摆度等)准确记录设备运行状态，特别是异常参数数据记录和分析。运行人员在设备运行初期要勤巡回、勤检查，发现异常要及时分析和处理。

    (2) 高水头水轮机多采用梳齿式止漏环结构，止漏效果较好，但是止漏环间隙只有1～2 mm，移轴后间隙不易测定，如果机组中心偏移，止漏环间隙不均匀，运行时会产生横向振动。

    (3) 止漏环梳齿在泥沙水流作用下发生磨蚀，严重时导致梳齿损坏，特别是流道异物进入梳齿，损坏更为严重，导致容积效率降低。某引水式电站水头362 m，运行1年后发现3个梳齿有2个全部磨平，内环损坏的部分梳齿断条，滞留在水轮机顶盖排水管内。

    (4) 含泥沙高速水流对水轮机的磨损往往是与空蚀联合作用的结果，使过流部件表面有沟槽、大片鱼鳞坑或深坑，这种磨蚀严重时会造成过流部件的损坏以及出力和效率下降，随着时间推移破坏加剧，应及早处理。有资料和实例表明采用超音速火焰喷涂技术具有高结合强度，能够较好地抵抗磨蚀，缓解空蚀的危害，延长水轮机的使用寿命和机组检修周期，但价格相对较高。

    (5) 机组在不稳定工况下运行造成机组摆动、振动增大，空蚀加剧，运行中应力求避免。

    (6) 新机组投入运行以后，在较长一段时间磨合后某些机械部分可能出现松动或变动，或者由于设计、制造、安装原因出现一些缺陷影响机组稳定运行，应定期进行检查或停机处理。

    综上所述，新投产的高水头混流式机组转速高，流速大，在运行初期要密切注意各项参数的异常变化，加强巡回检查。国外技术的引进、国内制造业水平的提高，以及安装质量的提高，为机组稳定运行奠定了基础，但在多泥沙河流高水头机组投入商业运行一段时间以后，仍应进行全面检查，防止隐患扩展。