白莲河抽水蓄能电站蜗壳渗水故障的分析与处理

阙 威，祁威威，杨绍爱，张成华

（湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北省黄冈市 438600）

白莲河抽水蓄能电站蜗壳渗水故障的分析与处理

阙 威，祁威威，杨绍爱，张成华

（湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北省黄冈市 438600）

本文介绍了湖北白莲河抽水蓄能电站1号机组蜗壳渗水问题，通过分析与测试找到了问题的原因，并且详细介绍了处理办法，处理过程可供国内同类型电站借鉴。

蜗壳；埋管；渗水

0 引言

湖北白莲河抽水蓄能电站位于湖北省黄冈市罗田县白莲河乡境内，电站装设4台单机容量300MW单级混流可逆式水泵水轮发电电动机组，平均年发电量9.67亿kWh，年抽水耗用低谷电量12.89亿kWh，属日调节纯抽水蓄能电站，在华中电网中承担调峰、调频、事故备用和黑启动的任务。电站水泵水轮机额定水头为195m，采用金属蜗壳，蜗壳使用S500Q EN10137-2高强度钢板制作，分21块，其中，鼻端5块与座环在工厂内焊接，与座环一起运输，剩下16块在工地现场焊接。蜗壳外环为不规则折线形螺旋线，进口直径3.75m，最厚部分40mm，最薄部分16mm，采用J507不锈钢焊条焊接。

1 蜗壳渗水情况

1号机蜗壳进人孔附近渗水已有近两年时间，主要表现为：机组发电、抽水工况时蜗壳进人口附近有较大水流，停机时水流减小[1]。2014年1号机组C级检修之前，采用开槽引排的临时措施，将渗水引向36.5m高程的廊道排水沟，未对机组安全运行造成影响。但自2014年来蜗壳进人孔附近渗水有增大趋势，特别在机组抽水运行时，虽然开槽引排处渗水水量未见明显增大，但1号机组段上游侧水轮机层墙面出现大量渗水。为确保机组安全稳定运行，需对蜗壳渗水问题进行分析处理。

2 故障的分析和处理

经过观察与分析，在排除了岩缝渗水和蜗壳本体破裂的可能性之后，初步判断渗水原因为蜗壳周围埋管出现破裂，通过查阅图纸，相关的管道共有三根，故还需要进一步进行判断。

2.1 蜗壳周围埋管情况

蜗壳周围埋管示意如图1所示。

2.1.1 机组主轴密封供水管

机组主轴密封供水管来水取自球阀前压力钢管，沿蜗壳延伸段正上方向下游方向延伸至45m高层引出。此管内始终有约2.5MPa水压，并且压力大小与机组运行状态无关。

2.1.2 压力钢管排水管

压力钢管排水管由球阀前钢管底部引出，沿蜗壳延伸段向下游方向延伸，在机组段36m高层以下与蜗壳排水管、机组增压管相连，出口引至尾水管肘管段。由于压力钢管排水阀、蜗壳排水阀为常闭阀、蜗壳增压阀只在调相状态保持开启，所以此管内只有机组调相运行时才有0.5MPa来自尾水的常压，若机组停机后，则管内基本无压。

图1 蜗壳周围埋管示意图

图2 蜗壳测压管示意图1

2.1.3 蜗壳进口测压管

蜗壳进口测压管布置在蜗壳进人口往上游侧1m位置，均匀布置4个测压口，每个测压口引1根DN15的测压管引向水轮机层，4根管互为独立。测压管内压力为蜗壳内实时压力，机组运行时约为2.5MPa，停机时约为0.5MPa的尾水压力。

图3 蜗壳测压管示意图2

2.2 故障排查分析

2.2.1 机组主轴密封供水管排查分析

由于机组主轴密封供水管内有2.5MPa常压，如果此管焊缝口破裂，无论机组处于运行状态还是停机状态，渗水大小都应保持不变。此外，若关闭球阀前取水阀，渗水现象应该消失。试验时关闭1号机组球阀前取水阀24h，观察到蜗壳进人孔渗水仍未消失或减小，故可以判断机组主轴密封供水管完好。

2.2.2 压力钢管排水管排查分析

压力钢管排水管内水压与机组运行状态有关。只有当机组调相运行时才有0.5MPa来自尾水的常压，若机组停机后，则管内基本无压。目前渗水情况为：机组发电、抽水运行时，渗水加大；停机时减小；流道排空时，渗水消失。由此可判断，当前渗水与压力钢管排水管无关。

2.2.3 蜗壳进口测压管排查分析

蜗壳测压管管内水压在机组运行时为2.5MPa，停机后管内水压为0.5MPa尾水水压。在水轮机层4根测压管汇聚到一个测压阀组，通过一个压力表和一个压力传感器反映蜗壳压力。停机状态下，通过依次关闭和开启4根测压管对应手阀，观察压力表压力变化。发现开启4号测压管阀门，关闭其他测压管阀门时，压力表显示压力只有0.3～0.4MPa，当以同样方法测试其他几个测压管时，1、3号测压管显示为正常尾水压力0.5MPa，2号测压管压力为0。当2号测压管与1、3号同时开启时，压力为正常压力0.5MPa，因此可以初步判断为可能为2号测压管堵塞，4号测压管渗漏。

为进一步确认以上判断，在1号机组检修期间流道排空时，通过使用手动加压泵，分别对4根测压管打压，同时在蜗壳内观察测压孔排水情况。发现1、3号测压孔打压时有水流喷射出；2号测压孔无水流出，并且测压管压力可以保持2.5MPa不变；4号测压孔有水慢慢渗出。综合上述现象可以最终判断：2号测压孔堵塞，4号测压管中间破裂。

3 处理方法及工艺

由于1、3号测压管完好，而2号测压孔堵塞，4号测压管中间破裂，故需要对2、4号测压孔进行钻孔攻丝，封堵焊接，具体步骤如下：

3.1 测量钻孔

使用游标卡尺测量测压孔直径为4.2mm，故用ϕ6.5合金钻头对2、4号测压孔进行钻孔处理，钻孔深度约为25mm。钻孔完毕后，使用清洗剂对钻孔进行清洗干净。

3.2 攻丝

用M8手动丝锥对钻孔进行仔细攻丝，攻丝时需要注意及时清理测压孔内铁削，先使用头攻进行攻丝，再使用二攻攻丝，手动攻丝需要缓慢进行，保证攻丝工艺，以防丝锥断在测压孔中。

3.3 密封

攻丝完成后，使用清洗剂将测压孔内清洗干净，待测压孔内干燥清洁后，用M8不带螺帽螺丝上涂上强力螺纹密封胶，旋进测压孔内，使螺丝头深入测压孔约5mm（补焊），安装好后静置24h，等待螺纹密封胶干燥。

3.4 密封试验

使用煤油渗漏检查螺丝密封效果。在水轮机层水车室旁用手动试压泵装煤油打压试验，向4号测压孔内打煤油5min，然后静置12h后观察测压孔处无煤油渗漏迹象，表明螺丝密封良好。

3.5 加焊

对加装螺丝的测压孔进行补焊，焊条使用J507，使用前需将焊条放入烘箱中加热到350℃进行干燥1h，使用前放入电焊条专用保温桶，使用时从保温桶内取出。

3.6 打磨

焊接完成后使用电动打磨机对焊接面进行打磨，要求将焊接面打磨平整，无坑洼。

3.7 金属探伤

打磨完成后使用金属探伤剂对焊接打磨面进行金属探伤，检测焊接后是否有气孔或裂纹。[2]

图4 钻孔攻丝封堵示意图

3.8 渗透试验

探伤完成后，为进一步确认测压孔无渗漏，需再次做煤油渗透试验，确认无渗漏后可以进行下一步工序。

3.9 防腐处理

打磨平整后对焊接打磨面进行防腐刷漆，所有油漆为环氧沥青厚浆底漆，灰云铁环氧中间漆，环氧沥青厚浆面漆及固化剂。刷漆前使用汽油和固化剂将3种油漆分别调制，刷漆过程中依次刷漆3种油漆，待油漆完全干燥后才可以刷下一种油漆。

3.10 检查

油漆做完后封闭蜗壳门前，需检查油漆已完全干燥，蜗壳内无遗留检修工具及杂物。

3.11 充水试验

充水时需关闭2、4号测压管前手动阀，防止其他管路压力水回流至渗漏测压管。充水时需时刻观察蜗壳进人门处无渗漏，待机组起机运行时观察蜗壳进人门及1号机其他部位均无渗漏。

4 结束语

通过结合1号机组各工况下运行观察，机组运行情况良好，未出现任何部位渗水现象。通过此次对蜗壳渗水的处理，达到了预期目标，消除了机组运行隐患，提高了机组运行稳定性，为电站机组安全可靠运行提高了有力保障。

[1]李浩良，孙华平.抽水蓄能电站运行与管理[M].杭州：浙江大学出版社，2013.9

[2]张诚，陈国庆.水轮发电机组检修[M].北京：中国电力出版社，2011.10.

[3]高苏杰.抽水蓄能的责任[J].水电与抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.

[4]郭熔.响洪甸蓄能电站闸门槽混凝土贯穿性漏水处理施工技术应用分析[J].水电与抽水蓄能.2016，2（2）：50-55.

[5]夏智翼，胡云鹤.某抽水蓄能电站水毁面板修复灌浆施工[J].水电与抽水蓄能.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