台電月刊 - 打開電力新視野

優良員工提案專題 動輪葉片薄化破損之檢修及改善工作

684期

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文、圖 大甲溪發電廠 張仁仲

卓蘭發電廠為越域引水之電廠,機組經大安溪引水發電後注入景山溪之鯉魚潭水庫,由於大安溪河砂質地堅硬(含99%石英、莫氏硬度7)加上高水頭落差(264m)及高轉速(514rpm)等運轉條件惡劣,導致相關過流組件磨損嚴重,機組運轉常年處於跳機的風險中,甚至面臨需停機進行大修之窘境。

自民國103年洪文和廠長到任後,帶領電廠與電力修護處同仁,針對問題著手改善機組過流組件被覆材質與運轉中維修模式,其眾多改善項目均為前所未有的創新改變。因此,機組原由運轉約一年多即需大修,現已延長至三年,且運轉周期仍持續增加中,其機組運轉績效、可靠度及安全性皆已獲得顯著提升。

提案背景

卓蘭發電廠運轉條件惡劣,其中以過流組件中之動輪、導翼、面板、軸封函、動輪磨耗環、曲折水封沖蝕磨損最為嚴重。當過流組件經沖蝕損壞,使組件之間隙加大及渦殼漏水量增加,連帶使機組動輪向下背壓升高,導致推力軸承負荷劇增,溫度上升達跳機警戒值。如未予改善,機組則必須提前實施大修,影響機組運轉安全與可靠度。為確保電廠運轉順利並延長使用年限,提案利用大修與內檢期間進行機組改善,進而提升機組的運轉績效。

動輪葉片薄化、破損處理與運轉中維修模式改變

由於運轉條件惡劣,水輪機過流件因沖蝕導致蝕損及薄化,以106年10月23日本廠2號機組開蓋內檢時,所發現動輪葉片薄化破孔之狀況為例。葉片修護處理為機組運轉安全重要課題,針對運轉周期中產生破損的葉片,除以焊修方式回復強度,薄化不易焊補處,則採用塗佈軟性塗層(陶瓷漆)防護處理,經過多次的測試使用與效果確認,以倍造耐1311及1331兩型號塗佈施工技術較為簡易,附著效果最為良好。依此擬定維修對策,以一年增加內部檢查次數二至三次及針對過流件沖蝕耗損部分實施焊補與陶瓷漆塗補,以延緩葉片薄化速度與範圍,延長大修周期,提升機組運轉之可靠度及安全性。

加強過流組件沖蝕損壞之改善工法

近年氣候異常,造成水中含砂量增加,以本廠高水頭電廠的水砂沖蝕問題早已為常態現象。因此,應用高硬度、高耐磨材料之熱噴塗,在容易發生水砂沖蝕的水輪機過流件上,可以有效減緩砂蝕損壞,已經是製造過流件必要考量的做法。本廠過流件除上述焊補處理與運轉中維修模式改變外,同時亦針對過流件母材施作硬面噴塗(熱噴塗)施工,其主要採用火燄噴塗或高速HVOF設備,使用碳化鵭或鎳基自熔合金粉末噴塗母材表層,提高材質硬度,增加耐磨性,延長使用壽命為主要目地。目前已應用技術成熟之自熔合金噴塗(火焰噴焊+真空爐或高週波加熱重熔)於導翼上,於內檢開蓋時觀察其抗磨耐受之成效,以建立日後完整實務製程技術與抗沖蝕塗層材質選用時的依據。

執行效益與推廣

本案之動輪葉片薄化、破損處理與運轉中維修模式改變測試結果,原每部機約兩年大修一次,經改善後將大修周期延長為三年一次,兩部機組平均約三年可減少一次大修工作,減少一次大修材料、機件修製費與勞務人力費用462萬,修護處大修轉撥計價1,745萬,扣除陶瓷漆三年增加成本約42萬元,總計每三年減少支出約2,165萬元。

本廠#2G機組於今(108)年大修距前次大修已逾三年,故針對#1G機組,比照#2G機組大修前模式,增加開蓋檢查與檢修次數,由現行每年一次增加為二至三次,增加過流件使用壽命,延長機組大修周期,同時亦可推廣至有類似情況之友廠。

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