公格爾水電站機(jī)組水導(dǎo)甩油原因分析及處理

劉 武 超，　黃 開(kāi) 壽

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 機(jī)電制造安裝分局，四川 成都　610225)

公格爾水電站機(jī)組水導(dǎo)甩油原因分析及處理

劉 武 超，黃 開(kāi) 壽

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 機(jī)電制造安裝分局，四川 成都610225)

摘要：介紹了公格爾水電站2#機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行后出現(xiàn)的水導(dǎo)甩油現(xiàn)象，經(jīng)業(yè)主、安德里茨廠(chǎng)家及安裝單位共同研究后，決定對(duì)2#機(jī)組水導(dǎo)甩油情況進(jìn)行相應(yīng)的分析和解決，所采取的措施可為其它水電站同類(lèi)型甩油問(wèn)題提供有效的幫助。

關(guān)鍵詞：公格爾水電站；水導(dǎo)；孤網(wǎng)運(yùn)行；甩油處理

1概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)克州阿克陶縣境內(nèi)，是蓋孜河中游河段梯級(jí)電站中的第一級(jí)水電站，公格爾水電站3臺(tái)機(jī)組于2014年6月30日成功完成72 h試運(yùn)行，正式投入商業(yè)運(yùn)行。2014年12月，公格爾發(fā)電廠(chǎng)經(jīng)南疆電網(wǎng)指示做孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，2#機(jī)組參與了此次孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)行時(shí)間為2 h。在孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)期間，機(jī)組出現(xiàn)了嚴(yán)重的振蕩現(xiàn)象，監(jiān)控系統(tǒng)顯示：水導(dǎo)擺度及振動(dòng)超標(biāo)，水導(dǎo)瓦瓦溫上升。試驗(yàn)結(jié)束后，2#機(jī)組正常運(yùn)行72 h后，出現(xiàn)水導(dǎo)擺度增大、水導(dǎo)瓦瓦溫升高、水導(dǎo)油盆油位下降現(xiàn)象。

公格爾水電站共安裝3臺(tái)同型號(hào)的六噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF67-12/4450，水輪機(jī)型號(hào)為CJ(PV6)-L-205/6×16.6，電站總裝機(jī)容量為200 MW，單機(jī)額定功率為67 MW，年平均發(fā)電量為6.7億kW·h，額定電壓為10.5 kV，額定電流為4 093 A，額定功率因數(shù)為0.9(滯后)，額定水頭為607 m，額定轉(zhuǎn)速為500 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速為935 r/min，水輪機(jī)制造者為佛山安德里茨技術(shù)有限公司。

水導(dǎo)軸承采用6塊瓦、巴氏合金瓦襯、稀油自循環(huán)潤(rùn)滑軸承，其軸瓦材料為Q345C和巴氏合金，每塊瓦置于“U”型油槽內(nèi)，水導(dǎo)油盆為靜止圓形油盆，擋油圈插入水輪機(jī)大軸軸領(lǐng)內(nèi)，油冷卻器設(shè)置為外循環(huán)冷卻器，軸領(lǐng)內(nèi)設(shè)置8個(gè)直徑為10 mm的小孔，在“U”型油槽下部設(shè)置1根冷卻器進(jìn)油管，上部設(shè)置1根冷卻器出油管，高溫油由小孔甩出，經(jīng)進(jìn)油管進(jìn)入外循環(huán)冷卻器冷卻后由出油管進(jìn)入“U”型油槽，對(duì)水導(dǎo)瓦進(jìn)行冷卻。

2水導(dǎo)甩油原因分析

2#機(jī)組在孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)之前未出現(xiàn)油位下降及瓦溫升高現(xiàn)象，商業(yè)運(yùn)行正常。經(jīng)了解，公格爾發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)行人員在經(jīng)南疆電網(wǎng)指示后未進(jìn)行過(guò)相應(yīng)的孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)方案制定便進(jìn)行了孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2 h，在此期間，機(jī)組多次發(fā)生頻率、負(fù)荷大幅振蕩，其中頻率在48～52 Hz范圍內(nèi)大幅振蕩。孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)后，2#機(jī)組出現(xiàn)了漏油現(xiàn)象，將水導(dǎo)油盆油位加至停機(jī)時(shí)最高油位140 mm，2#機(jī)連續(xù)運(yùn)行10 d后，觀察其停機(jī)時(shí)的油位下降至95 mm，但甩油情況并未停止，只是甩油量有所下降，瓦溫隨之上升。筆者對(duì)其原因分析如下。

2.1孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)

公格爾水電站水輪機(jī)為立軸單轉(zhuǎn)輪六噴嘴型式，配有微機(jī)調(diào)速器。經(jīng)查閱調(diào)速器說(shuō)明書(shū)得知該調(diào)速器具有獨(dú)立的6套噴針電液控制系統(tǒng)和6套獨(dú)立的折向器開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。該電站引水系統(tǒng)較長(zhǎng)，額定水頭高，噴針采取的是緩慢關(guān)閉方式，關(guān)閉全程需30 s，即在轉(zhuǎn)輪和噴嘴之間安裝折向器，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)頻率短時(shí)大波動(dòng)或甩負(fù)荷時(shí)，利用折向器關(guān)閉或開(kāi)啟保護(hù)機(jī)組安全。在噴針控制單元中，噴針接力器利用PID調(diào)節(jié)，以保證機(jī)組在出現(xiàn)頻率小波動(dòng)時(shí)的正常調(diào)節(jié)；折向器則是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大于整定值時(shí)快速關(guān)閉，小于整定值時(shí)快速開(kāi)啟以保證機(jī)組出現(xiàn)頻率大波動(dòng)時(shí)的正常調(diào)節(jié)，折向器的關(guān)閉時(shí)間為2 s。

孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)中影響機(jī)組短時(shí)大幅振蕩即頻率大幅變化的主要原因是負(fù)荷突變，如果機(jī)組在額定運(yùn)行情況下突然甩20%的負(fù)荷，隨之轉(zhuǎn)速上升，頻率上升，將導(dǎo)致折向器出現(xiàn)頻繁關(guān)閉和開(kāi)啟現(xiàn)象，直至機(jī)組達(dá)到新的平衡點(diǎn)。但是每個(gè)折向器為獨(dú)立的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)每個(gè)折向器關(guān)閉及開(kāi)啟時(shí)間的不一致；如果機(jī)組在輕載荷運(yùn)行情況下，在孤網(wǎng)里突然有一臺(tái)大功率設(shè)備啟動(dòng)將會(huì)給機(jī)組帶來(lái)出力的階躍；在長(zhǎng)達(dá)2 h的孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)中，機(jī)組功率的調(diào)節(jié)跟不上負(fù)荷的變化，但噴針開(kāi)度調(diào)節(jié)緩慢，致使噴針開(kāi)度頻繁調(diào)節(jié)，并且每個(gè)噴針為獨(dú)立電液控制系統(tǒng)，如果每個(gè)噴針的開(kāi)度調(diào)節(jié)出現(xiàn)不統(tǒng)一，就會(huì)產(chǎn)生每個(gè)噴針的開(kāi)度不一致。

在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)瓦間隙測(cè)量數(shù)據(jù)與安裝時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差。廠(chǎng)家設(shè)計(jì)圖紙要求水導(dǎo)瓦單邊瓦間隙為0.35～0.4 mm，即安裝時(shí)6個(gè)水導(dǎo)瓦單邊瓦間隙數(shù)據(jù)均為0.37 mm，檢修時(shí)測(cè)量出6個(gè)水導(dǎo)瓦單邊間隙數(shù)據(jù)分別為0.37 mm，0.37 mm，0.36 mm，0.41 mm，0.41 mm，0.43 mm(圖1)，說(shuō)明4#、5#、6#水導(dǎo)瓦單邊瓦間隙數(shù)據(jù)變大，水輪機(jī)大軸處于偏心狀態(tài)。孤網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，每個(gè)噴針開(kāi)度不一致的情況出現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)大軸旋轉(zhuǎn)將造成影響，導(dǎo)致水導(dǎo)瓦間隙變大，造成水輪機(jī)大軸出現(xiàn)偏心現(xiàn)象。在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，水導(dǎo)出現(xiàn)較大的振蕩及擺度增大，透平油經(jīng)擋油圈甩出是造成甩油的重要原因。

圖1　水導(dǎo)瓦單邊瓦間隙示意圖

2.2軸領(lǐng)內(nèi)腔出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象

在孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，水導(dǎo)部位出現(xiàn)劇烈振蕩，透平油從擋油圈處甩出，使水導(dǎo)油盆內(nèi)部的油位下降，水導(dǎo)瓦瓦溫上升，油溫上升而形成油霧，油霧經(jīng)大軸補(bǔ)氣管進(jìn)入呼吸器，造成呼吸器的空氣濾芯器堵塞。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，由于水輪機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)使軸領(lǐng)內(nèi)腔形成低壓，而此時(shí)呼吸器的空氣濾芯出現(xiàn)堵塞，不能對(duì)大軸進(jìn)行補(bǔ)氣即產(chǎn)生負(fù)壓，使擋油圈處的油面上升，從而造成擋油圈的高度降低而出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。

2.3擋油圈高度

由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)軸領(lǐng)的高速旋轉(zhuǎn)及透平油的粘滯性，使整個(gè)油盆內(nèi)的油出現(xiàn)劇烈的紊流現(xiàn)象。為了防止透平油甩出，廠(chǎng)家設(shè)計(jì)停機(jī)時(shí)的水導(dǎo)油盆最大油位距擋油圈上口的高度為80 mm。但是，由于呼吸器的空氣濾芯堵塞造成軸領(lǐng)內(nèi)腔出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象，使擋油圈處的透平油油面上升，擋油圈的高度出現(xiàn)嚴(yán)重不夠的現(xiàn)象而導(dǎo)致甩油。

3水導(dǎo)甩油故障的處理

根據(jù)上述分析，項(xiàng)目部對(duì)2#機(jī)組水導(dǎo)甩油采取了下列辦法進(jìn)行解決。

3.1調(diào)整水導(dǎo)瓦間隙

根據(jù)檢修時(shí)測(cè)量的水導(dǎo)瓦單邊間隙數(shù)據(jù)，對(duì)比廠(chǎng)家要求數(shù)據(jù)及初始安裝時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)，在水導(dǎo)回裝時(shí)將6個(gè)水導(dǎo)瓦單邊瓦間隙均重新調(diào)整至0.37 mm，從而使水輪機(jī)大軸重新回到中心位置。2#機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，水導(dǎo)部位的振蕩及擺度明顯降低，孤網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)對(duì)機(jī)組造成的水輪機(jī)大軸偏心問(wèn)題得到了徹底解決。

3.2在呼吸器下部設(shè)置一個(gè)Z字形彎頭

根據(jù)呼吸器空氣濾芯堵塞情況，分析其是因油霧造成的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，需在呼吸器下部使用焊接方法連接一個(gè)Z字形不銹鋼彎頭，油霧將在Z字形不銹鋼彎頭的中間平段形成油珠滑落，從而不會(huì)造成呼吸器空氣濾芯的堵塞，使軸領(lǐng)內(nèi)腔形成負(fù)壓的問(wèn)題得到了徹底的解決。

3.3加高擋油圈高度

將擋油圈高度加高有以下兩種方法：(1)使用鐵片加高擋油圈需用焊接的方法連接；(2)耐油耐溫的橡膠需要使用495膠水連接?？紤]到此次檢修周期短，加高擋油圈高度能夠起到預(yù)防作用，而且耐油耐溫橡膠不會(huì)損傷到大軸，因此，經(jīng)業(yè)主、廠(chǎng)家決定采用耐油耐溫橡膠加高擋油圈

高度。在原廠(chǎng)家設(shè)計(jì)的停機(jī)時(shí)最大油位距擋油圈上口的高度為80 mm的基礎(chǔ)上加高了50 mm，使用495膠水粘膠的方法將擋油圈與橡膠連接。

4結(jié)語(yǔ)

水導(dǎo)甩油問(wèn)題的解決，對(duì)蓋孜河流域的環(huán)保起到了良好作用，同時(shí)消除了透平油的浪費(fèi)問(wèn)題，為今后各電站同類(lèi)型甩油問(wèn)題的解決提供了有效的幫助。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類(lèi)號(hào):TV7;TV737;TV734;TV738

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0053-02

作者簡(jiǎn)介:

劉武超(1989-)，男，安徽六安人，助理工程師，在讀碩士研究生，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

黃開(kāi)壽(1981-)，男，四川廣元人，項(xiàng)目副經(jīng)理，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)