安康水電站3號機(jī)組水導(dǎo)油槽油位升高原因分析及處理

安康水電站 路志偉

安康水電站3號機(jī)組改造完畢后，經(jīng)持續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)3號機(jī)組水導(dǎo)油位有增大趨勢，本文主要分析了引起機(jī)組水導(dǎo)油槽油位升高的各種原因，結(jié)合本次3號機(jī)組水導(dǎo)軸承檢修情況以及發(fā)現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)的措施。

安康水電站位于陜西省安康市境內(nèi)，電站樞紐由折線型混凝土重力壩、壩后式廠房、升壓變電站、泄洪建筑物和過船設(shè)施等組成。最大壩高128米，壩長541.5米，壩頂高程338米，控制流域面積35700平方公里，水庫正常高水位330米，汛限水位325米，庫容死水位300米，為不完全年調(diào)節(jié)水庫。電站肩負(fù)著陜西電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的重任，因此開停機(jī)十分頻繁。

電站主廠房安裝有東方電機(jī)廠生產(chǎn)的4臺(tái)單機(jī)200MW水輪發(fā)電機(jī)組，1990年12月12日首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1992年12月25日機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電。2016年，3號機(jī)組A級檢修，更換轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，加裝大軸中心補(bǔ)氣裝置，對尾水管椎管段進(jìn)行改造。

一、3號機(jī)組概況

安康水電站3號機(jī)組采用東方電機(jī)廠生產(chǎn)的立式半傘混流發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號為SF200—56/12800，1991年9月投運(yùn)。2016年11月至2017年5月，由中國水利水電第三工程局有限公司負(fù)責(zé)施工完成對水輪機(jī)部分（轉(zhuǎn)輪、尾水錐管、底環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、頂蓋、主軸密封、水導(dǎo)油槽、測壓管路）更換工作，現(xiàn)水輪機(jī)型號為HLD825-LJ-580。更換后的水導(dǎo)油槽采用內(nèi)外圈組合式結(jié)構(gòu)，內(nèi)檔油桶采用整體焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)檔油桶與油槽底板φ4耐油橡膠圓條，油槽冷卻方式為內(nèi)置冷卻器形式。

新水輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

二、異常現(xiàn)象跟蹤過程

2017年10月，安康水電站檢修人員分析三季度巡回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)3號機(jī)組水導(dǎo)油槽油位有緩慢增大趨勢（由A級檢修后+25mm上升至+41mm），停機(jī)狀態(tài)下實(shí)際測量油位，油位確已升高，打開水導(dǎo)油槽底部放油閥，排出油水混合物。取油樣化驗(yàn)，結(jié)果表明3號機(jī)水導(dǎo)油槽油質(zhì)化驗(yàn)不合格，但水導(dǎo)瓦溫正常，油混水報(bào)警裝置未報(bào)警。經(jīng)廠部同意，將水導(dǎo)油槽排油，重新注入合格透平油。后經(jīng)持續(xù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，3號機(jī)組水導(dǎo)油槽油位未見明顯變化，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1

三、原因分析

圖1

安康水電站以前也出現(xiàn)過機(jī)組水導(dǎo)油槽油位升高、油質(zhì)劣化的情況，本次出現(xiàn)這一情況的3號機(jī)組為新改造投運(yùn)后時(shí)間不久的機(jī)組，改造期間已對水導(dǎo)軸承各部件進(jìn)行全部更換，其中水導(dǎo)冷卻器與油槽連接方式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。針對這一情況，結(jié)合設(shè)備本身，2017年12月14日，運(yùn)檢部牽頭組織機(jī)械分場、水電三局人員召開專題分析會(huì)，分析原因如下：

1、水導(dǎo)冷卻器本體或與油槽結(jié)合處滲漏

水導(dǎo)油槽油質(zhì)劣化的直接原因?yàn)闈櫥蛢?nèi)進(jìn)了水，3號機(jī)組水導(dǎo)冷卻方式為內(nèi)置水導(dǎo)冷卻器形式，冷卻源為水，冷卻器形式與其他機(jī)組基本相同，之前4號機(jī)組也出現(xiàn)過水導(dǎo)冷卻器與油槽結(jié)合處密封圈失效造成水導(dǎo)油槽油質(zhì)劣化的問題，因此冷卻器本體或結(jié)合面處滲水成為首先懷疑的原因。

2、水車室濕度大引起油槽內(nèi)結(jié)露

安康水電站技術(shù)供水管路在汛期受天氣影響存在不同程度的結(jié)露現(xiàn)象，3號機(jī)組在本次A修時(shí)，在水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸內(nèi)部加裝有大軸中心孔補(bǔ)氣裝置，受機(jī)組尾水位影響，大軸中心補(bǔ)氣管路內(nèi)會(huì)充有低溫水源，類似技術(shù)供水管路結(jié)露現(xiàn)象，在水輪機(jī)軸上也會(huì)反應(yīng)出來結(jié)露。一旦結(jié)露現(xiàn)象嚴(yán)重，冷凝水就會(huì)順著水輪機(jī)軸流至水導(dǎo)油槽內(nèi)。

3、水輪機(jī)軸本體缺陷導(dǎo)致大軸內(nèi)水沿缺陷處進(jìn)入水導(dǎo)油槽

本次A修的3號機(jī)組水輪機(jī)軸因轉(zhuǎn)輪更換原因，水輪機(jī)軸返廠改造，將原有下法蘭車掉后重新配焊的新法蘭，懷疑水輪機(jī)軸在焊接過程中出現(xiàn)缺陷，造成頂蓋下部水沿缺陷流至水導(dǎo)油槽內(nèi)。經(jīng)查配焊后的探傷報(bào)告，焊縫及兩側(cè)不存在焊接缺陷，且配焊處位于主軸密封轉(zhuǎn)環(huán)安裝處，因?yàn)榇隧?xiàng)原因不成立。

4、頂蓋上的水沿水輪機(jī)軸向上飛濺流入水導(dǎo)油槽

3號機(jī)水導(dǎo)軸承為常規(guī)軸領(lǐng)帶內(nèi)檔油桶形式，主軸密封為端面橡膠板密封，轉(zhuǎn)環(huán)與大軸結(jié)合面處安裝有橡膠密封圈，正常情況下主軸密封處漏水沿轉(zhuǎn)環(huán)抗磨板與主軸密封橡膠板之間縫隙流出，方向?yàn)閺较颍粫?huì)向上飛濺至內(nèi)檔油桶上部。只有在極端情況下（如頂蓋水位異常升高、轉(zhuǎn)環(huán)松動(dòng)或密封圈失效等），機(jī)組轉(zhuǎn)環(huán)才有可能將頂蓋的水?dāng)嚻痫w濺至內(nèi)檔油桶上部。但經(jīng)現(xiàn)地檢查，6月至10月期間，3號機(jī)頂蓋水位沒有異常升高的問題出現(xiàn)，主軸密封轉(zhuǎn)環(huán)連接固定可靠，無松動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)榇隧?xiàng)原因亦不成立。

四、異常處理

針對這一問題，2018年3月，安康水電廠聯(lián)合水電三局對3號機(jī)組水導(dǎo)軸承進(jìn)行分解檢查，檢查發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)油槽底部潤滑油存在乳化現(xiàn)象，對水導(dǎo)冷卻器進(jìn)行打壓試驗(yàn)（工作狀態(tài)下）檢查各部密封情況，試驗(yàn)壓力1.2MPa（3倍工作壓力），30min壓力未下降，打壓試驗(yàn)合格。檢查水輪機(jī)軸未發(fā)現(xiàn)異常情況。對3號機(jī)水導(dǎo)油槽進(jìn)行清掃、回裝。更換合格透平油。

對水車室濕度進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)軸結(jié)露現(xiàn)象嚴(yán)重（尤其是雨天空氣濕度大時(shí)），冷凝水順?biāo)啓C(jī)軸軸領(lǐng)流入水導(dǎo)油槽。判斷水車室內(nèi)濕度大，冷凝水流入水導(dǎo)油槽是造成水導(dǎo)油槽油質(zhì)劣化的直接原因。

五、采取措施

1、加強(qiáng)對機(jī)組的日常巡回工作，記錄水導(dǎo)油槽油位變化情況，如有異常情況立刻匯報(bào)。

2、加強(qiáng)對廠房通風(fēng)系統(tǒng)的巡回檢查工作，尤其是汛期空氣濕度大的時(shí)候，更要加強(qiáng)水車室的通風(fēng)。

3、針對廠房通風(fēng)、除濕進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究，通過加裝工業(yè)除濕機(jī)等降低廠房內(nèi)空氣濕度，減輕設(shè)備結(jié)露現(xiàn)象。

通過對3號機(jī)組水導(dǎo)油槽油位升高的檢修處理以及分析，可以判斷得出3號機(jī)組水導(dǎo)油槽油位升高主要是水車室內(nèi)濕度大引起設(shè)備結(jié)露所致，對廠房通風(fēng)系統(tǒng)改造、增加除濕設(shè)備等提供了立項(xiàng)依據(jù)。