闕 威，祁威威，楊紹愛，張成華

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北省黃岡市 438600）

白蓮河抽水蓄能電站蝸殼滲水故障的分析與處理

闕 威，祁威威，楊紹愛，張成華

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北省黃岡市 438600）

本文介紹了湖北白蓮河抽水蓄能電站1號機(jī)組蝸殼滲水問題，通過分析與測試找到了問題的原因，并且詳細(xì)介紹了處理辦法，處理過程可供國內(nèi)同類型電站借鑒。

蝸殼；埋管；滲水

0 引言

湖北白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，電站裝設(shè)4臺單機(jī)容量300MW單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動機(jī)組，平均年發(fā)電量9.67億kWh，年抽水耗用低谷電量12.89億kWh，屬日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，在華中電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用和黑啟動的任務(wù)。電站水泵水輪機(jī)額定水頭為195m，采用金屬蝸殼，蝸殼使用S500Q EN10137-2高強度鋼板制作，分21塊，其中，鼻端5塊與座環(huán)在工廠內(nèi)焊接，與座環(huán)一起運輸，剩下16塊在工地現(xiàn)場焊接。蝸殼外環(huán)為不規(guī)則折線形螺旋線，進(jìn)口直徑3.75m，最厚部分40mm，最薄部分16mm，采用J507不銹鋼焊條焊接。

1 蝸殼滲水情況

1號機(jī)蝸殼進(jìn)人孔附近滲水已有近兩年時間，主要表現(xiàn)為：機(jī)組發(fā)電、抽水工況時蝸殼進(jìn)人口附近有較大水流，停機(jī)時水流減小[1]。2014年1號機(jī)組C級檢修之前，采用開槽引排的臨時措施，將滲水引向36.5m高程的廊道排水溝，未對機(jī)組安全運行造成影響。但自2014年來蝸殼進(jìn)人孔附近滲水有增大趨勢，特別在機(jī)組抽水運行時，雖然開槽引排處滲水水量未見明顯增大，但1號機(jī)組段上游側(cè)水輪機(jī)層墻面出現(xiàn)大量滲水。為確保機(jī)組安全穩(wěn)定運行，需對蝸殼滲水問題進(jìn)行分析處理。

2 故障的分析和處理

經(jīng)過觀察與分析，在排除了巖縫滲水和蝸殼本體破裂的可能性之后，初步判斷滲水原因為蝸殼周圍埋管出現(xiàn)破裂，通過查閱圖紙，相關(guān)的管道共有三根，故還需要進(jìn)一步進(jìn)行判斷。

2.1 蝸殼周圍埋管情況

蝸殼周圍埋管示意如圖1所示。

2.1.1 機(jī)組主軸密封供水管

機(jī)組主軸密封供水管來水取自球閥前壓力鋼管，沿蝸殼延伸段正上方向下游方向延伸至45m高層引出。此管內(nèi)始終有約2.5MPa水壓，并且壓力大小與機(jī)組運行狀態(tài)無關(guān)。

2.1.2 壓力鋼管排水管

壓力鋼管排水管由球閥前鋼管底部引出，沿蝸殼延伸段向下游方向延伸，在機(jī)組段36m高層以下與蝸殼排水管、機(jī)組增壓管相連，出口引至尾水管肘管段。由于壓力鋼管排水閥、蝸殼排水閥為常閉閥、蝸殼增壓閥只在調(diào)相狀態(tài)保持開啟，所以此管內(nèi)只有機(jī)組調(diào)相運行時才有0.5MPa來自尾水的常壓，若機(jī)組停機(jī)后，則管內(nèi)基本無壓。

圖1 蝸殼周圍埋管示意圖

圖2 蝸殼測壓管示意圖1

2.1.3 蝸殼進(jìn)口測壓管

蝸殼進(jìn)口測壓管布置在蝸殼進(jìn)人口往上游側(cè)1m位置，均勻布置4個測壓口，每個測壓口引1根DN15的測壓管引向水輪機(jī)層，4根管互為獨立。測壓管內(nèi)壓力為蝸殼內(nèi)實時壓力，機(jī)組運行時約為2.5MPa，停機(jī)時約為0.5MPa的尾水壓力。

圖3 蝸殼測壓管示意圖2

2.2 故障排查分析

2.2.1 機(jī)組主軸密封供水管排查分析

由于機(jī)組主軸密封供水管內(nèi)有2.5MPa常壓，如果此管焊縫口破裂，無論機(jī)組處于運行狀態(tài)還是停機(jī)狀態(tài)，滲水大小都應(yīng)保持不變。此外，若關(guān)閉球閥前取水閥，滲水現(xiàn)象應(yīng)該消失。試驗時關(guān)閉1號機(jī)組球閥前取水閥24h，觀察到蝸殼進(jìn)人孔滲水仍未消失或減小，故可以判斷機(jī)組主軸密封供水管完好。

2.2.2 壓力鋼管排水管排查分析

壓力鋼管排水管內(nèi)水壓與機(jī)組運行狀態(tài)有關(guān)。只有當(dāng)機(jī)組調(diào)相運行時才有0.5MPa來自尾水的常壓，若機(jī)組停機(jī)后，則管內(nèi)基本無壓。目前滲水情況為：機(jī)組發(fā)電、抽水運行時，滲水加大；停機(jī)時減小；流道排空時，滲水消失。由此可判斷，當(dāng)前滲水與壓力鋼管排水管無關(guān)。

2.2.3 蝸殼進(jìn)口測壓管排查分析

蝸殼測壓管管內(nèi)水壓在機(jī)組運行時為2.5MPa，停機(jī)后管內(nèi)水壓為0.5MPa尾水水壓。在水輪機(jī)層4根測壓管匯聚到一個測壓閥組，通過一個壓力表和一個壓力傳感器反映蝸殼壓力。停機(jī)狀態(tài)下，通過依次關(guān)閉和開啟4根測壓管對應(yīng)手閥，觀察壓力表壓力變化。發(fā)現(xiàn)開啟4號測壓管閥門，關(guān)閉其他測壓管閥門時，壓力表顯示壓力只有0.3～0.4MPa，當(dāng)以同樣方法測試其他幾個測壓管時，1、3號測壓管顯示為正常尾水壓力0.5MPa，2號測壓管壓力為0。當(dāng)2號測壓管與1、3號同時開啟時，壓力為正常壓力0.5MPa，因此可以初步判斷為可能為2號測壓管堵塞，4號測壓管滲漏。

為進(jìn)一步確認(rèn)以上判斷，在1號機(jī)組檢修期間流道排空時，通過使用手動加壓泵，分別對4根測壓管打壓，同時在蝸殼內(nèi)觀察測壓孔排水情況。發(fā)現(xiàn)1、3號測壓孔打壓時有水流噴射出；2號測壓孔無水流出，并且測壓管壓力可以保持2.5MPa不變；4號測壓孔有水慢慢滲出。綜合上述現(xiàn)象可以最終判斷：2號測壓孔堵塞，4號測壓管中間破裂。

3 處理方法及工藝

由于1、3號測壓管完好，而2號測壓孔堵塞，4號測壓管中間破裂，故需要對2、4號測壓孔進(jìn)行鉆孔攻絲，封堵焊接，具體步驟如下：

3.1 測量鉆孔

使用游標(biāo)卡尺測量測壓孔直徑為4.2mm，故用?6.5合金鉆頭對2、4號測壓孔進(jìn)行鉆孔處理，鉆孔深度約為25mm。鉆孔完畢后，使用清洗劑對鉆孔進(jìn)行清洗干凈。

3.2 攻絲

用M8手動絲錐對鉆孔進(jìn)行仔細(xì)攻絲，攻絲時需要注意及時清理測壓孔內(nèi)鐵削，先使用頭攻進(jìn)行攻絲，再使用二攻攻絲，手動攻絲需要緩慢進(jìn)行，保證攻絲工藝，以防絲錐斷在測壓孔中。

3.3 密封

攻絲完成后，使用清洗劑將測壓孔內(nèi)清洗干凈，待測壓孔內(nèi)干燥清潔后，用M8不帶螺帽螺絲上涂上強力螺紋密封膠，旋進(jìn)測壓孔內(nèi)，使螺絲頭深入測壓孔約5mm（補焊），安裝好后靜置24h，等待螺紋密封膠干燥。

3.4 密封試驗

使用煤油滲漏檢查螺絲密封效果。在水輪機(jī)層水車室旁用手動試壓泵裝煤油打壓試驗，向4號測壓孔內(nèi)打煤油5min，然后靜置12h后觀察測壓孔處無煤油滲漏跡象，表明螺絲密封良好。

3.5 加焊

對加裝螺絲的測壓孔進(jìn)行補焊，焊條使用J507，使用前需將焊條放入烘箱中加熱到350℃進(jìn)行干燥1h，使用前放入電焊條專用保溫桶，使用時從保溫桶內(nèi)取出。

3.6 打磨

焊接完成后使用電動打磨機(jī)對焊接面進(jìn)行打磨，要求將焊接面打磨平整，無坑洼。

3.7 金屬探傷

打磨完成后使用金屬探傷劑對焊接打磨面進(jìn)行金屬探傷，檢測焊接后是否有氣孔或裂紋。[2]

圖4 鉆孔攻絲封堵示意圖

3.8 滲透試驗

探傷完成后，為進(jìn)一步確認(rèn)測壓孔無滲漏，需再次做煤油滲透試驗，確認(rèn)無滲漏后可以進(jìn)行下一步工序。

3.9 防腐處理

打磨平整后對焊接打磨面進(jìn)行防腐刷漆，所有油漆為環(huán)氧瀝青厚漿底漆，灰云鐵環(huán)氧中間漆，環(huán)氧瀝青厚漿面漆及固化劑。刷漆前使用汽油和固化劑將3種油漆分別調(diào)制，刷漆過程中依次刷漆3種油漆，待油漆完全干燥后才可以刷下一種油漆。

3.10 檢查

油漆做完后封閉蝸殼門前，需檢查油漆已完全干燥，蝸殼內(nèi)無遺留檢修工具及雜物。

3.11 充水試驗

充水時需關(guān)閉2、4號測壓管前手動閥，防止其他管路壓力水回流至滲漏測壓管。充水時需時刻觀察蝸殼進(jìn)人門處無滲漏，待機(jī)組起機(jī)運行時觀察蝸殼進(jìn)人門及1號機(jī)其他部位均無滲漏。

4 結(jié)束語

通過結(jié)合1號機(jī)組各工況下運行觀察，機(jī)組運行情況良好，未出現(xiàn)任何部位滲水現(xiàn)象。通過此次對蝸殼滲水的處理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，消除了機(jī)組運行隱患，提高了機(jī)組運行穩(wěn)定性，為電站機(jī)組安全可靠運行提高了有力保障。

[1]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運行與管理[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2013.9

[2]張誠，陳國慶.水輪發(fā)電機(jī)組檢修[M].北京：中國電力出版社，2011.10.

[3]高蘇杰.抽水蓄能的責(zé)任[J].水電與抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.

[4]郭熔.響洪甸蓄能電站閘門槽混凝土貫穿性漏水處理施工技術(shù)應(yīng)用分析[J].水電與抽水蓄能.2016，2（2）：50-55.

[5]夏智翼，胡云鶴.某抽水蓄能電站水毀面板修復(fù)灌漿施工[J].水電與抽水蓄能.2015，1（3）：12-14.

Analysis and Treatment of Spiral Case’s Water Seepage in Bailianhe Pumped-storage Power Station

QUE Wei，QI Weiwei，YANG Shaoai，ZHANG Chenghua
（Bailianhe Pumped-storage Power Station，Huanggang 438600，China）

The problem of water seepage of Bailianhe Pumpedstorage Power Station’s 1# spiral case is introduced in this article.The cause of the problem is found through the analysis and testing，and the handing method is introduced detailedly.The method can be used in the other similar stations in China.

spiral case;buried pipe;water seepage