二滩水电站发电机推力/下导冷却器故障分析与处理

王郧中

（二滩水电开发有限责任公司二滩水力发电厂，四川 攀枝花 617000）

1 工程概况

二滩水电站位于四川省攀枝花境内的雅砻江干流上，共安装6台混流式水轮发电机组，单机容量612 MV·A，发电机型号为SF550-42/12782，布置形式为立轴半伞式，设计多年平均发电量170亿kW·h。发电机的推力/下导轴承布置在下机架上，推力轴承支撑方式为小弹簧簇式，下导瓦采用分块扇形摆动瓦结构。推力/下导轴承公用同一油槽，油槽内装有4个油冷却器，油流属动压油循环，依靠推力轴承旋转部件的黏滞泵作用和冷却油的对流，形成循环油路，对推力/下导轴承冷却，内循环冷却。

2 推力/下导冷却器性能与结构

二滩电站推力/下导油槽冷却器主要参数：总冷却水流量12.1 L/s；冷却水温度最高22.5℃；冷却水工作压力为0.25～1.0 MPa；下导轴承损耗10 kW；推力轴承损耗517 kW；单个冷却器制冷量200 kW。

推力/下导油槽冷却器为长方体状，有8行8列共64根紫铜管通过端头的U形管和汇流管连接，铜管外侧套装有螺旋状铝质散热翅片，铜管长度方向有4组压板分为5段固定。详细结构如图1所示。

图1 推力/下导冷却器结构

3 故障现象

2011年12月5号机组C修，在打开推力/下导油槽侧盖板后，发现油槽底部散落着很多冷却器的散热翅片，4个推力/下导油槽冷却器散热翅片均有不同程度的损坏，其中2号冷却器长86 mm的散热翅片脱落， 4号冷却器脱落的翅片长度为240 mm，最为严重；散热翅片脱落后，与之相连的散热翅片也会松动，可以自由活动，如果不处理，随着运行时间的增加，松动的翅片也将脱落。进一步检查发现：2、3、4号冷却器中间段最上方靠油槽内侧的翅片均有不同程度的损坏；另外， 4号冷却器中间段靠油流的上游段翅片也有损坏，也是最上方靠油槽内侧。1号冷却器木质夹板脱落，脱落的夹板在油槽底部被找到时已面目全非，且长度减少75 mm。脱落的翅片主要散落在油槽底部、相邻推力瓦挡块之间的油流通道内或卡在冷却器相邻铜管中间。

在发电机推力/下导油槽内散落有如此多的冷却器铝质散热翅片，给机组的安全运行造成了严重的安全隐患，如果不及时处理，后果不堪设想。

4 原因分析

经过分析认为，推力/下导油槽冷却器散热翅片损坏的主要原因为：

（1）1号冷却器有一块木质夹板脱落，在油槽中随油流旋转，直接撞击到翅片，使其损坏。木质夹板是横向放置在两层冷却器铜管中间，沿高度、宽度方向用10、20 mm厚的钢板通过双头螺杆固定压紧，钢板和冷却器翅片之间垫6 mm厚的毛毡保护翅片。冷却器进出水管的设计中心距为mm，以往年度检修时，因为担心螺栓松动，经常对其紧固，而冷却器铜管之间的毛毡可压缩，致使进出水管的实际中心距减小。经现场测量，1号冷却器进出水管的中心距与下机架进出水管孔的中心距相差30 mm，冷却器安装时人为抬高冷却器上部的出水管，而使冷却器顶层和上部第2层之间靠近汇流管侧的木质夹板松动，在机组运行时脱落。

（2）内循环的油槽冷却器油流速度场和冷热油的分布较复杂，但是冷却器中间段内侧最上方的铜管翅片最接近镜板外圆处，油流高速旋转冲击冷却翅片而损坏。机组运行时，镜板外圆处的线速度V=πD·Ne=31.2 m/s，式中，D为镜板外径，4.17 m；Ne为机组额定转速，142.9 r/min。镜板外圆处的油流经扩散缓冲减弱，再进入冷却器遇到阻力，其进入冷却器的平均油速，Va=0.2V1/2=1.117 m/s，因此V/Va=27.9。镜板外圆处的速度是冷却器内部平均流速的27.9倍，离镜板距离最近的部位最容易损坏。

5 处理措施

5.1 调换冷却器木条位置

将冷却器第一、二层之间靠近汇水管侧横向木条由原来的横向长螺杆和竖向木条的背油侧移至迎油侧，这样即使木条松动，因其处在迎油侧，油槽油流的旋转将其压在横向长螺杆或竖向木条上，也不会脱落。为了更加安全，还将横向木条用φ2 mm的铁丝牢固绑扎在两侧的竖向压板上。

5.2 调整冷却器进出水管中心距

通过更换毛毡、改变横向木条的厚度等形式，调整冷却器进出水管中心距，使其与在对应的下机架进出水管孔的中心距相等或正偏差2.5 mm范围之内。调整合格后，螺纹处涂乐泰242螺纹锁固胶，并加装锁片，以后在机组检修时，就不要轻易地松动或者紧固螺栓，使冷却器进出水管中心距不变。

5.3 松散的散热翅片加固处理

为了不影响换热效果，将冷却器松散的散热翅片集中推到同一侧，在冷却器无翅片的铜管上用铜丝代替翅片螺旋状缠绕并固定，将松散的散热翅片紧紧地靠在横向或竖向压板上。如图2所示。

图2 松散散热翅片的处理

5.4 清理油槽

对油槽进行彻底的清理，将散落的散热翅片清理干净，包括相邻推力瓦挡块之间的油流通道中、冷却器铜管翅片之间、油槽底部等处的翅片。

6 结 论

推力/下导油槽冷却器是发电机推力/下导轴承的重要部件之一，直接关系到发电机的推力瓦温、下导瓦温、油温是否正常。对二滩水电站5号机推力/下导冷却器散热翅片损坏进行原因分析和处理，对电站油槽冷却器的设计制造、安装、检修维护有着重要的借鉴意义，可以避免因为冷却器故障而发生推力瓦、下导瓦的异常和冷却器换热效果的降低等类似问题。

［1］ 柳梅.内循环推力轴承抽屉式油冷却器传热计算 ［J］.大电机技术， 2004（6）:25-27.