浅谈小浪底水电厂机组大轴顶部冒水

刘婉 王丹阳 郑雪冰 李勣譞

摘要：对机组大轴顶部冒水进行分析，提出止水措施，并在实践中得到应用，为机组停机避沙提供了有力依据。

关键词：水电站;水轮发电机组;大轴顶部冒水;止水措施

0    引言

小浪底水电站是黄河干流上的一座大型水利枢纽工程，共装设6台300 MW混流式水轮发电机组。2018年7月以来，因黄河流域防汛需求，小浪底水库库水位不断下降，机组运行水头不断降低。受水库排沙影响，机组过机含沙量较高，经定时观测，小浪底机组过机含沙量最大达到72.85 kg/m3，造成停机避沙机组尾水管淤堵、发电机大轴补气管顶部冒水的异常情况，现对这一异常情况加以分析。

1    大轴中心补气概况及原理

小浪底电厂水轮发电机组运行过程中，为防止因尾水真空及空腔涡带造成转轮空蚀，水轮机效率降低，加大机组振动，严重时还会损坏设备，特采用这种结构简单的大轴中心补气方式向尾水补气（图1），因为该方式的补气口直接通向尾水锥管的负压区，具有很好的补气效果好，提高了水轮发电机组运行的稳定性。

2    机组大轴补气管顶部溢出原因分析

2018年7月以来，因黄河流域防汛需求，小浪底水库库水位不断下降，造成机组运行水头不断降低。受水库排沙影响，机组过机含沙量持续增高，经测定，机组过机含沙量最大达到72.85 kg/m3，在机组停机避沙期间，尾水中泥沙逐渐沉积，使尾水管肘管底部基本被泥沙封堵，同时由于机组导叶筒阀关闭不严，含沙小水流不断注入尾水锥管内，流量较小，无法冲走尾水管肘部淤积的泥沙（图2），机组引水压力钢管内压力传递到尾水锥管内，而机组大轴内中心补气管上未安装任何止水装置，造成了机组尾水管淤堵，导致机组尾水从发电机大轴补气管顶部溢出的异常情况，造成发电机端盖和上导油槽进水。

3    应对措施

事件发生后，运行人员第一时间将冒水机组开至空转状态，对机组尾水管进行冲淤，待冲淤结束后对机组压力钢管进行排水操作，故障机组随即转C级检修。

针对不断出现的机组尾水管淤堵造成机组大轴补气管顶部冒水现象，我们主要采取以下几项措施：

（1）机组停机避沙期间，小开度打开机组技术供水清水供水阀门15阀（图3），投入机组技术供水，不间断地向尾水管注入清水，对尾水进行稀释，对沉积泥沙进行冲刷，防止尾水肘管被泥沙淤堵。

（2）巡检期间在发电机顶部通过大轴补气观察孔对避沙机组尾水水面高程進行测量，发现尾水水面有上升趋势时将机组开空转进行冲淤。

（3）在机组技术供水投入的情况下，运行人员通过机组监控系统曲线画面（图4）严密监视停机避沙机组尾水压力脉动，发现尾水压力有上升趋势时，立即将机组开至空转态进行冲淤，对于长时间尾水压力无变化的机组采取定时开机的方法，定时对机组尾水管进行冲淤。

2019年汛期，由于我们采取了以上措施，在机组停机避沙期间，再未出现过尾水管淤堵造成机组大轴补气管顶部冒水的情况。

4    结语

本文对机组尾水管淤堵造成机组大轴补气管顶部冒水的原因进行了分析，在生产实践中查找了高沙量下泄时停机避沙期间存在的短板，并总结了应对措施，保障了机组安全稳定避沙。

收稿日期：2020-05-13

作者简介：刘婉（1993—），女，河南三门峡人，助理工程师，从事水电厂水力发电机组运行管理工作。