2025年水轮发电机组导叶故障原因分析及改善措施 .pdfVIP

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

水轮发电机组导叶故障原因分析及改善措施

某地近年来开始对一批投运了近30年的中小型水电站进行增效扩容改造。某些电站因

机型、流道限制及资金等原因而改造不够彻底，导致这些电站在改造后的初期投运期间总是

有故障发生。

水轮机导叶开度的大小控制着水轮机的过流量多少，即控制着发电机负荷的大小，所以

导叶是否能正常工作，具有重要的作用。立式机组的导叶一般由上轴套、中轴套、下轴套和

导叶本体构成，导叶的叶型也会直接影响水流的变化，进而引起流态不稳、负荷波动等现象，

导叶轴套之间的间隙也会对机组负荷的控制造成影响。

一、导叶轴套以及导叶抱死现象

1.1故障发生情况分析

水轮机导叶轴套是最容易引发导叶抱死故障的部件，产生故障有很多原因，譬如选材、

结构、制造工艺、安装质量等等；另外还包括不同型线的导叶由于代换后一起工作时，都有

可能发生导叶抱死的情况。为此，具体对某座水电站的水轮机导叶所发生的故障进行分析，

并提出具体的改善措施。

某水电站增效扩容改造后装机为4×1500kW，改造过程中导叶轴套更换新品，但是导叶

仅做修复处理，致使试运行期间水轮机导叶多次发生卡滞现在，该导叶的结构是上、中、下

轴套构成，轴套材料为MC尼龙浇注，导叶轴直径Φ135mm，与轴套之间的安装间隙为

0.15mm左右。在试运行24小时后，在负荷1000kW至1200kW区间运行时，导叶剪断销报

警装置发出信号，发生导叶剪断销被剪断事故。停机后进行检查，初步判定发生导叶抱死故

障。

拆解故障导叶后测量，发现下轴套内径缩小了0.4毫米，导叶轴与轴套原本的间隙配合

变为过盈配合，进而发生导叶抱死故障。对正常导叶轴套测量对比后可排除吸水膨胀的原因，

最后确定是由于轴套外径有一定的过盈量，制造安装时未充分考虑轴套压入轴套座过盈所引

起的内径收缩，而内径的收缩量与外径的过盈量成正比。通过查阅MC尼龙轴套的设计资料，

收缩量与测量数据基本吻合。

1.2改善措施

通过两个方法可以解决导叶抱死故障。

方法一：机加工。扩大轴套内径或适当缩小导叶轴径，调整导叶轴与轴套间的缝隙大小，

经试验计算推算出最佳轴套壁厚和间隙，避免因间隙过小或者过大而产生导叶抱死或漏水的

问题。另外还需要分析工作温度、湿度、压力等的变化，可能对导叶间隙的影响。

方法二：谨慎选取导叶轴套的材料。材料需要在设计制造前进行模拟现场试验，确定其

收缩和膨胀的取值是否在控制范围内。准确的把握材料在所处环境中的物理性能和化学性能

的变化情况，还需要充分考虑因人力物力、加工工艺等外界因素可能造成的误差，以及确保

各种设施能够适合现场环境。若是材料比较特殊，可以通过材料手册等说明检验真实性。

任何改善方法都存在误差，这两种方式也不例外。发电机组在运行过程中，因各种不稳

定运行工况都可能会加大轴套间隙，严重时会影响漏水量或润滑水量。而现有的检测手段也

不能涵盖所有的可能性，因此必须要确保导叶间隙值以及原材料符合计算要求，只有这样整

个水轮发电机组才能在可控范围内正常运转。

二、导叶漏水

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

由于导叶轴与轴套间存在间隙，叶片搭水边存在缝隙，发电机组处于停机状态时水轮机

会产生漏水现象，情节严重会危及厂房设备，造成安全隐患。另外机组检修的时间由于过长，

导致计划之外机组停运的情况也屡见不鲜。

2.1事故发生原因

若水轮发电机组长期处于河水含沙量较大的环境中运行，泥沙的硬度过大，导叶容易受

损，轴套