神泉水電站發(fā)電機(jī)組油路外循環(huán)系統(tǒng)

馬秋海，張義輝，王新剛，趙紅濤

（隴縣段家峽水電有限責(zé)任公司，陜西 隴縣 721200）

隴縣段家峽水電有限責(zé)任公司下屬的神泉水電站，是全國(guó)第二批電氣化試點(diǎn)縣隴縣電源工程的骨干項(xiàng)目，1992年動(dòng)工，1995年投產(chǎn)運(yùn)行。該電站總裝機(jī)2×1250kW，水輪機(jī)型號(hào)為JHLA244-WJ-71，是制造廠由三支點(diǎn)改為二支點(diǎn)技術(shù)更新后的第一批產(chǎn)品。由于設(shè)計(jì)制造的缺陷，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行中推力瓦溫度較高，在夏季，1號(hào)機(jī)組不能滿負(fù)荷投入運(yùn)行，機(jī)組所帶負(fù)荷一旦超過(guò)300kW，推力軸承的溫度快速上升達(dá)65℃以上，直至燒瓦；2號(hào)機(jī)組出力超過(guò)1100kW時(shí)，軸承溫度快速上升到65℃左右，影響機(jī)組正常運(yùn)行。

推力瓦溫度過(guò)高的主要原因是發(fā)電機(jī)軸承箱的油路不合理，軸承箱上層的熱油和經(jīng)過(guò)冷卻后的底層冷油無(wú)法充分交換造成油溫過(guò)高所致。另外，該電站還存在冬季油溫過(guò)低影響機(jī)組啟動(dòng)的問(wèn)題。為解決這兩個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了油路外循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

所謂油路外循環(huán)系統(tǒng)，是將原配置與軸承箱內(nèi)的冷卻器及循環(huán)油路移至軸承箱之外改造為外循環(huán)系統(tǒng)，使軸承箱內(nèi)的熱油經(jīng)過(guò)外循環(huán)系統(tǒng)冷卻后，再用油泵輸入軸承箱內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。該系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題是，軸承箱內(nèi)的油量不變，即從軸承箱內(nèi)流出的熱油量必須等于進(jìn)入軸承箱內(nèi)的冷卻油量，進(jìn)油量大于出油量，會(huì)產(chǎn)生“溢油”現(xiàn)象，而進(jìn)油量小于出油量會(huì)使軸承箱內(nèi)的油量不能保持正常油位，甚至出現(xiàn)無(wú)油現(xiàn)象，造成燒瓦。為此，我們應(yīng)用連通器原理自行設(shè)計(jì)制作了外循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

外循環(huán)冷卻的工作原理是，當(dāng)軸承箱內(nèi)的油溫超過(guò)52℃時(shí)，油泵啟動(dòng)，將熱油吸入軸承箱外的冷卻器內(nèi)進(jìn)行冷卻，使油溫降低10℃左右再經(jīng)油泵加壓后送入軸承箱，冷油從上至下與熱油充分交換，使箱內(nèi)油溫保持正常，從而維持軸承正常溫度，同時(shí)保證軸承的帶油量。該系統(tǒng)應(yīng)用了連通器的工作原理，使軸承箱的出油量與進(jìn)油量保持平衡。冷卻管用φ20紫銅管制成螺旋狀，使冷卻器內(nèi)充滿冷卻水。在軸承箱兩邊的進(jìn)出油管兩端，用一段PVC或PPR管作為外循環(huán)系統(tǒng)與水輪發(fā)電機(jī)組的絕緣（使該系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)各成體系，互相不產(chǎn)生電氣干擾），也可以通過(guò)它觀察進(jìn)出油管中的油量及油色。

外循環(huán)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

神泉水電站的兩臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組還有一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)軸承箱內(nèi)的油溫低于5℃時(shí)，機(jī)組不能啟動(dòng)。神泉水電站是由隴縣段家峽水庫(kù)調(diào)節(jié)的梯級(jí)開發(fā)二級(jí)電站，電站位于千河風(fēng)口上，每到冬季，只要機(jī)組停機(jī)在8小時(shí)以上，機(jī)房?jī)?nèi)溫度就會(huì)降到-5℃以下，最低可降至-18℃，油溫降至0℃左右。由于段家峽水庫(kù)是以灌溉為主，兼水力發(fā)電和養(yǎng)魚的綜合利用水庫(kù)，每年冬灌時(shí)，在長(zhǎng)達(dá)40多天的時(shí)間里，水庫(kù)都是每天凌晨0時(shí)放水，下午2時(shí)停水。而神泉電站的開機(jī)時(shí)間正值凌晨2時(shí)左右，油溫一般都在5℃以下，為了保證機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)，每晚12時(shí)，需將軸承箱內(nèi)的油放出，加熱后再注入，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且也造成浪費(fèi)。為了解決這一問(wèn)題，在外循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出水管兩邊分別加裝φ25球閘，在冷卻器內(nèi)加裝500W熱水器，在冷卻器上加裝溫度計(jì)。冬季機(jī)組啟動(dòng)前約40min，關(guān)閉冷卻器兩邊的球閘，使冷卻器內(nèi)的水保持在90%左右時(shí)開啟熱水器，當(dāng)水溫達(dá)到70℃左右時(shí)開啟油泵將軸承箱內(nèi)的冷油吸入冷卻器經(jīng)加熱后再注入軸承箱內(nèi)，當(dāng)軸承溫度達(dá)到20℃左右時(shí)開始啟動(dòng)機(jī)組。這樣，可以有效保證冬季水輪發(fā)電機(jī)組的安全啟動(dòng)，同時(shí)降低冬季機(jī)組運(yùn)行勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 系統(tǒng)主要設(shè)備

油路外循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備為：冷卻器、油泵、閥門、熱水器（熱得快）和配管。

冷卻器：長(zhǎng)80～100cm，寬50～60cm，高30～40cm，用δ=6～10mm鋼板焊接，上蓋用間距80毫米的螺栓連接，中間用平板止水橡皮作為防漏墊。

油泵：選用DZB-25-370W型油泵，2臺(tái)，互為備用。

連接管：選用φ20鋼管作為連接管。

絕緣管：軸承箱進(jìn)出口兩端用20～30cm長(zhǎng)的PVC或PPR管作為絕緣管。

冷卻管：選用φ20紫銅管做成螺旋形冷卻管，用于冷卻油溫。

閥門：選用φ20球閘。

熱水器：選用FM-880型電熱水器，用于冬季提升油溫。

以上設(shè)備費(fèi)用及加工費(fèi)用共計(jì)資金2000余元。該系統(tǒng)投資小，無(wú)需對(duì)軸承箱進(jìn)行改造，省時(shí)省力。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果

采用外循環(huán)系統(tǒng)首先對(duì)神泉電站的1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了改造。在改造前，該機(jī)組最大出力達(dá)320kW時(shí)，推瓦軸承溫度升到65℃還不能穩(wěn)定，有繼續(xù)上升的趨勢(shì)，只有降低負(fù)荷運(yùn)行，才能使推力瓦溫不超過(guò)65℃。1號(hào)機(jī)組改造后，在室溫38℃條件下，負(fù)荷達(dá)到1250kW時(shí)，推力瓦最高溫度為52℃，一般可保持在40～50℃。對(duì)2號(hào)機(jī)組也進(jìn)行了同樣改造，可使該機(jī)組推力瓦溫度保持在48℃以下。此后又對(duì)段家峽水電站1號(hào)機(jī)組（630kW機(jī)組，導(dǎo)軸承無(wú)冷卻系統(tǒng)，運(yùn)行溫度高達(dá)62℃左右）進(jìn)行了改造，加裝外循環(huán)系統(tǒng)后，該機(jī)組的軸承溫度可保持在50℃左右。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，三臺(tái)機(jī)組的外循環(huán)系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，可靠性高，且維護(hù)費(fèi)用低。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目完成后，不但解決了神泉水電站發(fā)電機(jī)組推力瓦溫度過(guò)高影響機(jī)組正常運(yùn)行的問(wèn)題，而且解決了冬季油溫過(guò)低影響機(jī)組啟動(dòng)的不利因素，獲得寶雞市2010年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、農(nóng)業(yè)科技推廣二等獎(jiǎng)。在農(nóng)村水電站管理中具有一定的推廣價(jià)值。