水轮机最优工况的条件(水轮机泡体大轴磨损现场修复技术)

近几十年，我国的贯流水轮机技术得到了蓬勃发展，尤其是大中型灯泡贯流式水轮机。贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。

贯流式水轮机组的特点：

此外，与其它机型相比，贯流式水轮机组还有其它一些显著特点：

1、从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上；

2、贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右；

3、贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛；

4、贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。

灯泡贯流式水轮机组：

灯泡贯流式 这种机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机主轴与水轮机转轮水平连接。水流基本上轴向通过流道，轴对称流过转轮叶片，然后流出直锥形尾水管。机组的轴系支承结构、导轴承、推力轴承都布置在灯泡体内。由于贯流式机组水流畅直，水力效率比较高，有较大的单位流量和较高的单位转速，在同一水头，同一出力下，发电机与水轮机尺寸都较小，从而缩小了厂房尺寸，减少土建工程量。但是发电机装在水下密闭的灯泡体内，给电机的通风冷却、密封、轴承的布置和运行检修带来困难，

对电机的设计制造提出了特殊要求，增加了造价。即使如此它与立式轴流式机组相比仍具有明显的优点。灯泡式机组虽然是一种新型机组，但近20年来也积累了许多成功的经验，并逐渐向较高水头和较大容量发展，在国内外得到了广泛应用。

水轮机泡体大轴磨损传统修复技术

针对水轮机泡体大轴磨损，传统工艺解决相对困难，需要大量的拆卸，投入大量的人力物力及生产时间等，给企业生产带来严重的影响。

传统工艺修复方案有以下几类：（1）现场电刷镀工艺（2）整体拆卸，然后补焊机加工修复（3）更换新部件。

● 电刷镀修复工艺

其优点就是可以实现在线修复，其缺点非常明显。电刷镀工艺其刷镀涂层受到磨损量的限制，一般电刷镀涂层刷镀厚度小于0.2mm。当磨损量大于0.2mm时，其刷镀效率将成倍下降，且刷镀层过厚时，使用过程中刷镀层容易脱落，使用寿命短。

● 补焊机加工修复工艺

补焊机加工修复工艺是传统修复工艺中最常见的一种方式，其特点就是修复精度高。其缺点是对于小型轴类的修复过程中容易造成应力集中或者造成轴的弯曲变形；对于水轮机泡体大轴等大型轴类的修复无法进行在线修复，拆卸和运输将大大增加修复成本和修复周期，且对于机加工设备的要求极高，综合性价比低，大大影响企业的正常生产，增加维修维护成本。同时补焊工艺无法避免热应力的问题，造成轴使用过程中出现裂纹甚至断裂的危险，大大增加生产安全隐患。

● 更换新部件

对于水轮机泡体大轴的磨损，采用更换的方式不仅成本高，且拆装和运输综合成本使企业难以接受，一般不予采用。

索雷碳纳米聚合物材料新技术现场修复水轮机泡体大轴磨损：

因金属材质为“常量关系”，虽然强度较高，但抗冲击性以及退让性较差，所以长期的运行必造成配合间隙不断增大造成轴磨损，意识到这种关键原因后，欧美新技术研究机构研制的碳纳米聚合物材料既具有金属所要求的强度和硬度，又具有金属所不具备的退让性（变量关系），通过“模具修复”、“部件对应关系”、“机械加工”等工艺，可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用聚合物材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成相对运动的磨损，所以针对轴与轴承的静配合，聚合物材料不是靠“硬度”来解决设备磨损的，而是靠改变力的关系来满足设备的运行要求。

索雷技术优点：

1、索雷技术可以根据轴磨损的实际工况环境采取不同的修复工艺，如：机加工修复、模具修复、部件对应关系修复等，大多数情况下可实现现场修复；

2、转速在1000转以下的可以采取现场模具修复、四边定位法修复、使用刮板分次修复等免拆卸修复工艺，减少停机停产，降低工人劳动强度；

3、自主修复提高一线工人的操作技能，弥补了企业外协的经济损失，使企业人力资源得到最大限度的发挥；

4、修复时间短，第一时间修复确保了设备正常运行，可以很好的减少设备的库存，往往更换设备的时间就可以采取索雷进行修复；

5、使用寿命95%情况下超过新设备使用寿命，是传统修复费用的1/5--1/10；

6、对修复厚度没有要求，不会产生应力；

7、转速较高的情况下可以采取机加工的方法修复，材料可以车铣刨磨机加工；

8、产品不断升级。

索雷碳纳米聚合物材料针对水轮机泡体大轴磨损现场修复技术案例展示：

运行中机组主轴密封漏水严重，拆开后发现GFO盘根与机组主轴填料轴套磨损1.5mm左右。由于设备构造形式及环境的制约，拆卸维修维护不便。索雷工业针对轴封部位磨损的泄漏问题，经过分析给出了有效的治理方案，双方就此展开了积极合作。相关数据如下：

工作环境：泡体内，维修部件：大轴填料密闭室，转速：125r/min ，轴颈：约900mm，磨损尺寸： 40mm*1.5mm(宽*深)、2条沟槽。