1 设备概况

龙口水电站位于山西省河曲县与内蒙古自治区准格尔旗境内的黄河中上游地区，上游距万家寨水利枢纽25.6 km，为万家寨水电站的梯级反调节电站。水电站共安装5台机组，其中4台为单机容量100 MW的轴流转桨式机组（型号ZZ6K069A0-LH-710），1台容量为20 MW的混流式机组（型号HLA904a-LJ-330）。

2号机组（100 MW）于2009年12月投产发电，机组主要参数如表 1所示。该机组在2012年进行了首轮A级检修，以后每年进行1次C级检修。2016年9月，在设备巡回检查过程中，发现2号机组调速器回油箱油位异常下降，且尾水渠水面出现浮油带。经排查，回油箱本体及相关管路均未发现明显漏点。对回油箱补油后，调速器回油箱总油位仍在下降，平均漏油量约10 L/d。2017年1月后漏油量越来越少，最终漏油量降为2 L/d（受环境温度及机组运行状态的影响而不同）。因该缺陷暂不影响机组的正常运行，决定在2017年5月机组C级检修时对其进行检查处理。

2 检修前原因排查

在机组检修前，针对2号机组调速器回油箱油位异常下降、尾水渠水面出现浮油现象，进行漏油部位排查，具体如下。

（1）对调速器、回油箱、受油器、操作油管等所有外围管路进行检查，均未发现渗漏点。

（2）水轮机调节系统主要是通过电气信号控制调速器油压系统，若动作频率高，操作次数多，会引起回油箱、压油罐内产生大量的泡沫、气体，导致液位传感器出现虚报现象，即假性漏油^[1]。根据龙口水电站尾水渠出现的浮油现象和长时间的油量统计情况，排除了假性漏油的可能性。

（3）根据龙口水电站2号水轮机转轮体的结构特点，判断漏油点可能在图 1所示的部位，对这些部位依次按表 2所示顺序进行排查。

表 2中第1—5项为静密封，漏油概率相对较小，如存在安装质量问题，一般在机组运行初期就会暴露出来^[2]；第6项属制造缺陷，在进行转轮体注油或桨叶动作试验时即可被发现，但在机组安装及大修时均未发现该问题；第7项属于动密封，根据轴流转桨式机组的特点，叶片VXV形密封漏油为常见现象，该密封具有双向密封性能，既能防止转轮体密封内部的透平油外溢，又能防止外部的水与尘埃侵入^[3-4]。VXV形密封结构如图 2所示。因该类型密封的安装要求较高，若密封槽内未清洁干净或密封润滑不够，都有可能导致密封圈唇边受损。另外，密封材质经长期运行可能存在老化变质，唇边失去弹性，达不到密封效果。

根据以上分析，初步判定为叶片VXV形密封处存在缺陷。

3 缺陷检查

2017年5月，对2号机组进行C级检修，在调速器系统带压情况下、做好防转措施后，检查发现转轮体4号叶片与枢轴固定螺栓堵板有2处渗漏。对漏油点进行详细检查，发现进水面1号螺栓堵板焊缝部位有长约65 mm裂纹，进水面3号螺栓堵板有焊缝砂眼。通过低压气吹扫验证，2处堵板在内部是连通的，未发生堵塞。吹扫过程中，从裂纹和砂眼部位喷出大量的污泥及油水泥混合物，为浑水发电时污物通过堵板裂纹和沙眼部位渗入所致。

为了检查该部位漏油原因，确定是否为螺栓松动或O形密封损伤导致，决定对1号、3号螺栓堵板进行拆解检查。拆解后发现1号螺栓堵板内部有大量油泥淤积物，清理油泥淤积物后，检查1号螺栓止退焊点完好，螺杆底部有渗漏现象，平均渗漏量约1滴/s；3号螺栓止退焊点已开裂，螺杆底部轻微渗漏，平均渗漏量约1滴/s。

通过对2处螺栓堵板的检查，确认漏油原因为转轮体4号叶片螺栓未严格按照“先冷打紧，后热打紧”的施工工艺进行，其中1号、3号螺栓未打紧就采取点焊止退，且点焊强度不够，导致机组转轮体叶片密封处出现不同程度的渗漏现象。

4 缺陷处理

针对缺陷检查中发现的问题，在不具备将转轮体吊出机坑的情况下，决定先对1号、3号螺栓进行冷打紧，然后进行热打紧（螺栓电加热），螺栓紧固后再将密封堵板焊接随形。具体措施如下。

4.1 冷打紧

现场对2处螺栓进行锤击冷打紧，1号螺栓打紧约45°；3号螺栓打紧约50°，在原来开焊基础上多打紧10°，漏油情况减缓，但仍有轻微渗漏。

4.2 热打紧

为安全起见，先对转轮体进行排油。油通过泄水锥M64油塞排出，经齿轮油泵从下游侧真空破坏阀安装孔打至透平油库，排油时间约30 min，油罐液位测值60 cm，转轮体内排油量约4.23 m³。热打紧过程如下：

（1）1号螺栓：选用5 kW加热棒，加热15 min，加热拉伸值0.78 mm，加热前后螺栓旋紧角度80°，为防止损伤VXV形密封，叶片螺栓表面温度控制在约95 ℃^[5]。

（2）3号螺栓：选用5 kW加热棒，加热18 min，加热拉伸值0.50 mm，加热前后螺栓旋紧角度85°，为防止损伤VXV形密封，叶片螺栓表面温度控制在约120 ℃^[5]。

4.3 焊接回装堵板

根据1号、3号螺栓堵板的尺寸，现场裁切修磨成型。焊接前进行表面预热，预热至80 ℃，采用小电流分段焊接，边焊接边采用锤击法，以消除焊接中产生的热应力。为防止焊接瞬间温度过高导致密封损伤，焊接时随时用点温计测量表面温度，控制密封压板表面温度不高于50 ℃。焊接完成后保温4 h，保温温度200 ℃。局部出现的浅层裂纹采用氩弧焊方式焊接。最后修磨随形，经探伤无裂纹、砂眼等缺陷。

4.4 后期观察

转轮体注油后，堵板部位未发现渗漏现象。C修后，每天记录回油箱及压油罐液位，并计算调速系统总油量。经观察，60 d内未发现有油位异常下降及尾水渠浮油现象。

5 建议

采取以上措施处理后，彻底解决了龙口水电站2号机组转轮体叶片漏油问题，提高了机组运行的可靠性，进一步保障了设备的安全稳定运行，也消除了因转轮体漏油而导致的河水污染问题。如下处理经验可供借鉴。

（1）螺栓预紧力不均匀是导致密封不严的重要原因之一。建议在机组大修过程中，叶片与枢轴的螺栓打紧应严格按照工艺要求进行。

（2）机组在不具备大修条件下，需要进行转轮体排油作业时，建议通过泄水锥底部排油孔进行排油，半小时内可通过齿轮油泵将转轮体内存油排空。

（3）叶片把合螺栓堵板的焊接过程中应力释放及焊前预热、焊后保温、锤击消应需要严格按照工艺要求进行。