一种水轮机机组转桨改造方法
阅读说明：本技术 一种水轮机机组转桨改造方法 (Hydraulic turbine set rotor transformation method ) 是由 刘建波 于 2021-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水轮机机组转桨改造方法,包括以下步骤：S1、转桨改定桨桨叶的分析,利用水轮机通用的计算公式进行水轮机额定工况的计算确定,并根据真机试验桨叶角度校核计算角度,S2、现有转轮叶片操作的结构分析,在步骤S1完成后,通过现场试验来确定叶片在某一角度时,活塞在接力器缸中的具体位置,并以此作为基准,对叶片进行角度定位。本发明有益效果是：采用该种改造方法,在原转轮的基础上进行现场改造,优点是实施简单、工期短、费用低,能够有效的解决漏油问题、清除油污染的问题,同时将原来单一的轴流转桨式机组改为轴流转浆和轴流定桨式机组组合方式,进一步优化电站运行模式,适应不同水位运行要求。(The invention discloses a method for modifying a rotating blade of a water turbine set, which comprises the following steps: s1, analyzing the paddle of the rotating paddle changing and fixing paddle, calculating and determining the rated working condition of the water turbine by using a general calculation formula of the water turbine, checking and calculating the angle according to the angle of the paddle in a real machine test, S2, analyzing the structure of the operation of the existing runner blade, determining the specific position of a piston in a servomotor cylinder when the blade is at a certain angle through a field test after the step S1 is finished, and positioning the angle of the blade by taking the specific position as a reference. The invention has the beneficial effects that: the method for reconstructing the axial flow propeller type rotating machine has the advantages of being simple to implement, short in construction period, low in cost, capable of effectively solving the problems of oil leakage and oil pollution removal, and meanwhile, the original single axial flow propeller type rotating machine set is changed into a combined mode of axial flow propeller type rotating machine set and axial flow propeller type fixed machine set, the operation mode of a power station is further optimized, and the method is suitable for operation requirements of different water levels.)
技术领域
本发明涉及转桨改定桨技术领域，特别涉及一种水轮机机组转桨改造方法。
背景技术
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械，水轮机及辅机是重要的水电设备是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，水轮机机组运行过程中存在转轮漏油和操作油管油路串腔等缺陷。由于城市用水对水质的要求越来越高，而轴流转桨式水轮机常因转桨密封机构的磨损或其他故障而漏油，易造成水源污染。为此我们提出一种水轮机机组转桨改造方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种水轮机机组转桨改造方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种水轮机机组转桨改造方法，包括以下步骤：
S1、转桨改定桨桨叶的分析，利用水轮机通用的计算公式进行水轮机额定工况的计算确定，并根据真机试验桨叶角度校核计算角度；
S2、现有转轮叶片操作的结构分析，在步骤S1完成后，通过现场试验来确定叶片在某一角度时，活塞在接力器缸中的具体位置，并以此作为基准，对叶片进行角度定位；
S3、改定桨转轮叶片角度的定位分析，根据水力计算分析以及现场试验确定转桨改定桨叶片角度，该角度的定位是根据改造前试验测量的接力器活塞位置与采用测量工具来确定叶片的这一角度；
S4、材料的选择准备，选择桨叶焊接所需要的各材料；
S5、桨叶焊接前的准备工作，在步骤S4完成后，在渠首电站尾水搭围堰、下泵抽水，搭设机组转轮室工作平台，拆卸掉机组旁的通阀，割开法兰并安装新旁通阀，焊接法兰，利用1MPa油压调节桨叶角度至14°，并于桨叶尾部打入楔子板进行固定，升压至2MPa打开锁定，全开导叶后降压至1MPa；
S6、桨叶焊接工作，在转轮工作平台现场测量，用纸板制作U形焊件模板，利用激光自动气割100mm厚铁板，加工U形焊件，准备不同直径的圆钢，于转轮进水边塞焊不同直径圆钢，塞焊后焊接U形焊件，用气割及角磨机将焊件修成流线型，测量桨叶开口尺寸；
S7、调速器的改造，在步骤S6完成后，适当的对调速器进行改造，将双调节调速器改为单调节调速器；
S8、测速装置的改造，在步骤S7完成后，拆除掉授油器轴瓦，拆卸掉永磁机花键，并在小轴上安装一套齿盘测速装置，将测速信号送入LCU中，实行机组实时监控；
S9、机组抢修处理恢复工作，在步骤S8完成后，拆卸掉尾水管平台，关闭蜗壳、尾水管人孔门、尾水管放空阀，提上检修闸门、尾水闸门；
S10、其他结构部件恢复工作，对发电机引出线及相关设备进行恢复，清理引水系统内部杂物；
S11、进行检验，在步骤S10完成后，对引水系统进行检查，检查合格之后充水，对发电机相关结构、设备进行检查，确认机组、油、水、风系统是否恢复正常；
S12、启动试验，当引水系统、发电机相关结构、水轮机机组全部检测合格之后，快速开启闸门，启动试验。
优选的，所述步骤S1中水轮机通用公式为：
水轮机能量方程：Nh＝9.81×Qi×H×ηh(kw)或
Nh＝9.81×Q1 1×H1.5×D12×ηh(kw)；
效率修正公式：△η＝2/3*〔1-(1/ηmmax)0.2〕；
比转速：ns＝3.13×n1 1×(Q11*η)0.5；
单位转速：n1 1＝n*D1/(Hi)0.5；
单位流量：Q11＝Qi/D1 2/(Hi)0.5；
吸出高程：HS＝10-(Ⅴ/900)-Kσ×σ×H。
优选的，所述步骤S4中,转轮叶片的材料选用ZG1Cr13铸钢，转轮体的材料为ZG25Ⅱ铸钢，所述ZG1Cr13铸钢属于马氏体系不锈钢，所述焊条选用的是E5516焊条和E1-30-9不锈钢焊条。
优选的，所述步骤S6中，在进行焊接工作时，将U型块、焊条称重，保证焊接后重量相等，采用大电流手工电弧焊，采用对称、退步、多层多道焊接工艺，焊接后，用气割对U型块进一步修型，使其过流阻力较小，焊接时，打开蜗壳进人孔、尾水进人孔自然通风。
优选的，所述步骤S6进行的同时，还进行如下工作：
①受油器上的压力油管及回油管放油及拆除，油口用盲板封堵；
②机组端罩以上部分拆除，拆除永磁机花键及受油器三部铜瓦；
③调速器协联退出，断开桨叶调节板、比例阀插头，按钮及指示灯；
④回装端罩以上部分，永磁机就位，安装齿盘测速装置；
⑤机组尾水闸门测量门槽尺寸，调整闸门反向支撑，安装尾水水尺。
⑥封堵机组蜗壳、尾水进人孔，水导加注新油。
优选的，所述步骤S7中，调速器的改造部位如下：
液压随动系统中切断配压阀壳体内桨叶受油器油路，改造部位桨叶主配压阀衬套，辅助活塞等；
电气回路中切除桨叶的供电；
PLC的电气协联部分软件中改变导叶与桨叶的协联关系；
切断进入受油器上的压力油源并用盲板封堵；
拆除桨叶操作油管并用盲板封堵油口；
拆除桨叶接力器行程指针及桨叶传感器，拆除电调柜桨叶反馈接线；
拆除转动油盆、受油器三部铜瓦、回复轴承；
拔下机调柜桨叶操作板插头、桨叶比例电磁阀插头；
拆除机调柜桨叶指示灯接线，拆除机调柜桨叶手自动切换、电手动按钮接线；
机调柜桨叶控制切为机械手动，拆除桨叶油路切换阀门把手，拆除机械手动操作杆。
优选的，所述步骤S8中，在回复轴承处固定齿盘，安装齿盘测速装置。
优选的，所述步骤S11中，对各个系统、结构进行检验，保证抢修改造之后各机组、系统能够正常工作，是为了保证抢修工作的完成效果。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：采用该种改造方法，在原转轮的基础上进行现场改造，优点是实施简单、工期短、费用低，能够有效的解决漏油问题、清除油污染的问题，同时将原来单一的轴流转桨式机组改为轴流转浆和轴流定桨式机组组合方式，进一步优化电站运行模式，适应不同水位运行要求。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种水轮机机组转桨改造方法，包括以下步骤：
S1、转桨改定桨桨叶的分析，利用水轮机通用的计算公式进行水轮机额定工况的计算确定，并根据真机试验桨叶角度校核计算角度；
S2、现有转轮叶片操作的结构分析，在步骤S1完成后，通过现场试验来确定叶片在某一角度时，活塞在接力器缸中的具体位置，并以此作为基准，对叶片进行角度定位；
S3、改定桨转轮叶片角度的定位分析，根据水力计算分析以及现场试验确定转桨改定桨叶片角度，该角度的定位是根据改造前试验测量的接力器活塞位置与采用测量工具来确定叶片的这一角度；
S4、材料的选择准备，选择桨叶焊接所需要的各材料；
S5、桨叶焊接前的准备工作，在步骤S4完成后，在渠首电站尾水搭围堰、下泵抽水，搭设机组转轮室工作平台，拆卸掉机组旁的通阀，割开法兰并安装新旁通阀，焊接法兰，利用1MPa油压调节桨叶角度至14°，并于桨叶尾部打入楔子板进行固定，升压至2MPa打开锁定，全开导叶后降压至1MPa；
S6、桨叶焊接工作，在转轮工作平台现场测量，用纸板制作U形焊件模板，利用激光自动气割100mm厚铁板，加工U形焊件，准备不同直径的圆钢，于转轮进水边塞焊不同直径圆钢，塞焊后焊接U形焊件，用气割及角磨机将焊件修成流线型，测量桨叶开口尺寸；
S7、调速器的改造，在步骤S6完成后，适当的对调速器进行改造，将双调节调速器改为单调节调速器；
S8、测速装置的改造，在步骤S7完成后，拆除掉授油器轴瓦，拆卸掉永磁机花键，并在小轴上安装一套齿盘测速装置，将测速信号送入LCU中，实行机组实时监控；
S9、机组抢修处理恢复工作，在步骤S8完成后，拆卸掉尾水管平台，关闭蜗壳、尾水管人孔门、尾水管放空阀，提上检修闸门、尾水闸门；
S10、其他结构部件恢复工作，对发电机引出线及相关设备进行恢复，清理引水系统内部杂物；
S11、进行检验，在步骤S10完成后，对引水系统进行检查，检查合格之后充水，对发电机相关结构、设备进行检查，确认机组、油、水、风系统是否恢复正常；
S12、启动试验，当引水系统、发电机相关结构、水轮机机组全部检测合格之后，快速开启闸门，启动试验。
其中，步骤S1中水轮机通用公式为：
水轮机能量方程：Nh＝9.81×Qi×H×ηh(kw)或
Nh＝9.81×Q1 1×H1.5×D12×ηh(kw)；
效率修正公式：△η＝2/3*〔1-(1/ηmmax)0.2〕；
比转速：ns＝3.13×n1 1×(Q11*η)0.5；
单位转速：n1 1＝n*D1/(Hi)0.5；
单位流量：Q11＝Qi/D1 2/(Hi)0.5；
吸出高程：HS＝10-(Ⅴ/900)-Kσ×σ×H。
其中，步骤S4中,转轮叶片的材料选用ZG1Cr13铸钢，转轮体的材料为ZG25Ⅱ铸钢，ZG1Cr13铸钢属于马氏体系不锈钢，焊条选用的是E5516焊条和E1-30-9不锈钢焊条。
其中，步骤S6中，在进行焊接工作时，将U型块、焊条称重，保证焊接后重量相等，采用大电流手工电弧焊，采用对称、退步、多层多道焊接工艺，焊接后，用气割对U型块进一步修型，使其过流阻力较小，焊接时，打开蜗壳进人孔、尾水进人孔自然通风。
其中，步骤S6进行的同时，还进行如下工作：
①受油器上的压力油管及回油管放油及拆除，油口用盲板封堵；
②机组端罩以上部分拆除，拆除永磁机花键及受油器三部铜瓦；
③调速器协联退出，断开桨叶调节板、比例阀插头，按钮及指示灯；
④回装端罩以上部分，永磁机就位，安装齿盘测速装置；
⑤机组尾水闸门测量门槽尺寸，调整闸门反向支撑，安装尾水水尺。
⑥封堵机组蜗壳、尾水进人孔，水导加注新油。
其中，步骤S7中，调速器的改造部位如下：
液压随动系统中切断配压阀壳体内桨叶受油器油路，改造部位桨叶主配压阀衬套，辅助活塞等；
电气回路中切除桨叶的供电；
PLC的电气协联部分软件中改变导叶与桨叶的协联关系；
切断进入受油器上的压力油源并用盲板封堵；
拆除桨叶操作油管并用盲板封堵油口；
拆除桨叶接力器行程指针及桨叶传感器，拆除电调柜桨叶反馈接线；
拆除转动油盆、受油器三部铜瓦、回复轴承；
拔下机调柜桨叶操作板插头、桨叶比例电磁阀插头；
拆除机调柜桨叶指示灯接线，拆除机调柜桨叶手自动切换、电手动按钮接线；
机调柜桨叶控制切为机械手动，拆除桨叶油路切换阀门把手，拆除机械手动操作杆。
其中，步骤S8中，在回复轴承处固定齿盘，安装齿盘测速装置。
其中，步骤S11中，对各个系统、结构进行检验，保证抢修改造之后各机组、系统能够正常工作，是为了保证抢修工作的完成效果；采用该种改造方法，在原转轮的基础上进行现场改造，优点是实施简单、工期短、费用低，能够有效的解决漏油问题、清除油污染的问题，同时将原来单一的轴流转桨式机组改为轴流转浆和轴流定桨式机组组合方式，进一步优化电站运行模式，适应不同水位运行要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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