水輪發(fā)電機組彈性油箱滲漏分析與處理

余澤發(fā)

（云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南普洱，665000）

水輪發(fā)電機組彈性油箱滲漏分析與處理

余澤發(fā)

（云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南普洱，665000）

某水電廠2號機組在運行中彈性油箱發(fā)生泄漏，壓縮值超標，不滿足運行要求。彈性油箱滲漏內(nèi)壓降低，彈性油箱端部與內(nèi)部支鐵變?yōu)閯傂越佑|，失去緩沖作用，機組運行過程中垂直方向沖擊力傳遞到上機架，造成上機架垂直振動超標，對機組結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生嚴重損害。對彈性油箱密封進行改進，對單向閥裝配進行改進，使用意大利專業(yè)生產(chǎn)的單向閥，外加螺塞二次密封。彈性油箱處理后，880 t和950 t載荷耐壓試驗合格，回裝后機組運行各項指標滿足要求。

水電廠；彈性油箱；滲漏分析；處理

0 引言

某水電廠裝有3臺95 MW立軸混流式水輪發(fā)電機組，水輪機型號為HLA696-LJ-345，額定功率95 MW，額定水頭102 m，最大水頭117 m，最小水頭75 m，額定流量103.6 m3/s。金屬蝸殼，包角345°，彎肘型尾水管，用步進式單調(diào)速器控制機組運行，水輪機轉(zhuǎn)向為俯視順時針，機組采用兩根軸結(jié)構(gòu)，水輪機主軸與發(fā)電機主軸直接連接。主要部件包括鋼制尾水錐管和肘管、蝸殼、座環(huán)、蝸殼排水閥和尾水管放空液壓排水閥及其操作設(shè)備、基礎(chǔ)環(huán)、底環(huán)、蝸殼和尾水管的進人門、蝸殼延伸段鋼管、頂蓋及排水裝置、儀表、管道、導(dǎo)線、導(dǎo)水機構(gòu)、控制環(huán)和接力器、轉(zhuǎn)輪、水輪機軸、聯(lián)軸螺栓和保護罩、水導(dǎo)軸承、工作密封、檢修密封、機坑里襯、水輪機檢修平臺、大軸中心孔補氣裝置、水輪機監(jiān)測系統(tǒng)測頭及管路接口、自動化元件、盤柜及控制裝置、人行踏板和扶手、各部件或附件安裝調(diào)整和固定所需的系拉桿、松緊螺栓、支座、調(diào)整水平用的千斤頂、墊板、連接件和基礎(chǔ)埋件等。

發(fā)電機為立軸懸式、三相、密閉循環(huán)空氣冷卻，型號為SF95-28/7600，額定容量/額定功率108.6 MVA/95.0MW，額定電壓13.8 kV，額定電流4 542.3A，額定功率因數(shù)0.875（滯后），額定頻率50 Hz。主要部件包括定子（包括基礎(chǔ)部件及預(yù)埋件、擋風(fēng)板、蓋板、千斤頂?shù)龋?、轉(zhuǎn)子、主軸、上、下機架（包括基礎(chǔ)部件及預(yù)埋件）、軸承、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、制動和頂起裝置（包括制動柜）、制動管道和閥門、發(fā)電機主引出線和中性點引出線、裝設(shè)在發(fā)電機本體上的自動化元件、溫度檢測計、機組測溫柜、儀表和檢測裝置、加熱器及除濕裝置及其控制設(shè)備、齒盤測速裝置及轉(zhuǎn)速信號裝置、發(fā)電機端子箱、滅火設(shè)備（包括監(jiān)控裝置和執(zhí)行機構(gòu)）。

機組相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1、表2所示。

表1 發(fā)電機技術(shù)參數(shù)Table 1 Technicalparameters of the generator

表2 水輪機技術(shù)參數(shù)Table 2 Technicalparameters of the hydraulic turbine

彈性油箱是發(fā)電機的關(guān)鍵部件，承受轉(zhuǎn)動部分的重量及軸向水推力，彈性油箱的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電機的運行安全。彈性油箱是整個機組彈性支承推力軸承的重要部件，油箱內(nèi)充滿壓力油，油箱之間用底座中一環(huán)形孔相連，整個系統(tǒng)需牢固密封，利用油箱的軸向變形及油壓傳遞使各推力瓦受力均勻。設(shè)計要求彈性油箱在承受機組額定負荷時，平均壓縮量為0.33 mm。依據(jù)GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》要求，對于支柱螺釘?shù)囊簤和屏S承，各彈性油箱壓縮量偏差≤0.20 mm；無支柱螺釘?shù)囊簤和屏S承，各油箱壓縮量偏差設(shè)計要求≤0.4 mm。

1 現(xiàn)場檢查情況

2號機組在運行中，上機架垂直振動為171μm，參照GB/T 11348.5-2008《旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)軸徑向振動的測量和評定》、GB/T 7894-2009《水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件》標準，機組擺度報警值為300μm、上下機架水平振動限值為90μm、上下機架垂直振動限值為70μm，上機架垂直振動嚴重超標。

2016年機組年度C級檢修中，對2號機組上機架固定螺栓、銷釘、機架千斤頂、焊縫等部位進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)松動及開裂情況；對振擺探頭、裝置進行了校驗，均正常；對推力頭與鏡板連接螺栓進行了檢查，發(fā)現(xiàn)6顆（共16顆）存在松動情況，對其進行了緊固；對上機架連接筋板進行金屬檢測時發(fā)現(xiàn)焊縫部位存在10條不同程度裂紋，檢修中對裂紋進行了補焊處理；彈性油箱檢查時，發(fā)現(xiàn)+X～+Y之間4個彈性油箱處有黑色的油泥物質(zhì)；對機組彈性油箱壓縮值進行了測量，8只彈性油箱平均壓縮值為2.28 mm（彈性油箱設(shè)計壓縮值為0.33 mm），彈性油箱壓縮值嚴重超標。

2號機組各彈性油箱實測壓縮值如表3所示。

表3 2號機組各彈性油箱實測壓縮值Table 3 Measured compression of each elastic oiltank of unit 2

2 彈性油箱滲漏原因分析

根據(jù)彈性油箱壓縮值測量及解體檢查情況分析，彈性油箱進油單向閥存在泄漏情況。彈性油箱密封老化、油箱底座密封面存在缺陷導(dǎo)致密封失效，造成彈性油箱泄漏，機組運行中不能起到緩沖作用，彈性油箱端部與內(nèi)部支鐵變?yōu)閯傂越佑|，較大的沖擊力傳遞到上機架，造成上機架垂直振動超標。

3 彈性油箱處理

（1）彈性油箱底座及上端蓋處原設(shè)計各有一道橡膠密封圈，考慮到工作壓力較高，長時間在交變載荷下工作，原有密封可靠性低，在底座新增兩道、上端蓋增加一道聚氨酯密封，如圖1和圖2所示。

圖1 彈性油箱原密封Fig.1 Originalsealof elastic oil tank

圖2 彈性油箱改造后密封Fig.2 Renovated sealof elastic oil tank

（2）針對底板密封面存在穿透性缺陷，將彈性油箱底座密封面送至龍門銑床上進行缺陷處理并提高密封面光潔度，保證密封效果，如圖3所示。

圖3 底座缺陷及加工處理情況Fig.3 Defects of the base defects and its treatment

（3）原彈性油箱單向閥加工粗糙、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較低，將其更換為意大利生產(chǎn)的單向閥，提高可靠性。同時檢查彈性油箱原單向閥密封面不垂直度達0.14 mm，不易保證密封情況，對密封面進行了銑削，加工后垂直度為0.02 mm，粗糙度1.6 um，保證密封要求，如圖4～6所示。

圖4 原單向閥Fig.4 Originalcheck valve

圖5 更換后新單向閥Fig.5 Replaced check valve

圖6 密封面處理前后Fig.6 Sealing surface before and after treatment

（4）彈性油箱回裝時，使用力矩扳手按要求緊固螺栓，防止松動。

（5）彈性油箱回裝結(jié)束后，按圖紙技術(shù)要求進行了880 t荷載試驗，穩(wěn)壓72 h，無滲漏，試驗時測量彈性油箱平均壓縮值為0.45 mm。880 t荷載試驗結(jié)束后進行了950 t荷載試驗，穩(wěn)壓8 h，無泄漏。

（6）彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差不滿足要求，對調(diào)整環(huán)上平面在龍門銑床上進行了加工調(diào)整，加工后滿足圖紙要求高度偏差小于0.05 mm的要求。2號機組彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差所測數(shù)據(jù)如表4所示。

（7）彈性油箱運回電廠后，機組開始回裝，回裝過程中對機組進行了盤車檢查，通過修刮推力頭與鏡板間環(huán)氧樹脂絕緣墊，鏡板跳動值滿足要求，2號機組盤車數(shù)據(jù)及鏡板跳動情況如表5所示。

（8）由于8塊推力瓦及瓦托架厚度不一致，在現(xiàn)場盤車時，通過在調(diào)整環(huán)下方添加銅皮進行了調(diào)整，鏡板水平調(diào)整合格后，檢測彈性油箱壓縮值及偏差滿足要求，數(shù)據(jù)如表6所示。

表4 2號機組彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差(單位：mm)Table 4 Surface elevation difference of the adjusting ring of the elastic tank of unit 2

表5 2號機組盤車數(shù)據(jù)及鏡板跳動數(shù)據(jù)Table 5 Turning and thrust runner collar data of unit 2

表6 2號機組彈性油箱壓縮值現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)Table 6 On-site measured compression ofthe elastic tank of unit 2

4 彈性油箱處理后機組運行狀況

彈性油箱處理回裝后，機組進行了穩(wěn)定性試驗，上機架垂直振動滿足要求，機組運行指標合格。具體數(shù)據(jù)如表7所示。

5 結(jié)語

對水輪發(fā)電機組彈性油箱滲漏原因分析及處理進行了論述，對機組運行中的上機架垂直振動、彈性油箱壓縮值超標等進行了關(guān)聯(lián)分析，對彈性油箱的滲漏處理和機組運行分析具有很好的借鑒意義。 ■

表7 2號機組修后穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)Table 7 Result of stability test of unit 2 after repair

[1]GB/T 8564-2003,水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB/T 11348.5-2008,旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)軸徑向振動的測量和評定[S].

[3]GB/T 7894-2009,水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件[S].

作者郵箱：dtynyzf@163.com

Analysis on leakage ofelastic oil tank of hydraulic turbine generator unitand its treatment

YU Ze-fa Yunnan Datang International Lixianjiang Valley Hydropower Development Co.,Ltd.

Leakage ofthe elastic tank occurs during operation of Unit2 ofa hydropower station.Its ex?cessive compression can notmeetthe operation requirements.Owing to the internalpressure reduction, the end partofthe elastic oiltank changes into rigid contactwith internalsupportas lose ofcushioning effect.In the unitoperation,the verticalimpactforce is transferred to the upper frame,which causes ex?cessive vertical vibration of the upper frame and results in serious damage to unit parts.Improvement of the sealofthe flexible tank is implemented.As well,the assembly ofone-way valve is renovated by use of Italian professionalone-way valve.Further,the second plug sealing is added.By these treatment,the880tand 950 tload pressure testproved the qualification ofthe elastic oiltank and itmeets allthe re?quirements in operation.

hydropower station;elastic tank;seepage analysis;treatment

TV734.2

B

1671-1092（2017）01-0061-04

2016-05-17；

2016-07-12

余澤發(fā)（1987-），男，云南昭通人，大學(xué)本科，工程師，主要從事水電站生產(chǎn)設(shè)備管理工作。