发电机组桨叶频繁抽动分析及处理

姚远

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

1 概述

该水电厂共装有4台同型号轴流转桨式水轮发电机组，水轮机型号为ZZA833-LH-640，额定水头22.0 m，额定流量317.53 m3/s。发电机型号为SF62.5-56/10850，单机容量62.5 MW，总装机250 MW。

2 出现的问题及危害

进入主汛期后，机组进入到24 h满负荷运行状态，运行人员在巡回检查中发现尾水江面上有部分浮油，而其中1台机组在额定出力情况下，桨叶手动操作把手向桨叶开方向过度频繁抽动（约每秒钟2次），同时发现操作油系统全部管路、压油罐、回油箱等各部温度过高，且交流伺服电机温度过高。

由于桨叶的频繁动作，产生一系列不良后果：液压系统压力油大量消耗，导致主压油罐压力和油位迅速下降，引起压油泵频繁启动进行补充，压力油在管路中的频繁流动造成油温迅速升高（发现时油罐外壳温度已高达53℃），对透平油油质和油系统稳定运行造成威胁，同时调速器频繁动作引起伺服电机频繁动作，造成其温度急剧升高。油温的升高造成各部橡胶密封温度升高，影响密封寿命，而油质粘度下降，润滑作用降低，各部靠压力油润滑的机械操作系统摩擦加剧，影响其使用寿命，对机组安全稳定运行造成重大威胁。

3 问题分析

3.1 调速器部分

该厂调速器均为交流伺服电机—电液随动系统，采用自复中直线位移转换器—引导阀—主配压阀结构，型号为DFWST-150-6.3-STARS，操作油为L-TSA-46号透平油，工作油压6.3MPa。

对于轴流转桨式机组，较一般混流式机组多出一套桨叶随动系统，对应为双调节调速系统。电动复中式微机桨叶随动系统与导叶调速系统原理基本相同，区别主要在于导叶调速系统将压力油经静止油管路送至导叶接力器开关腔，而桨叶随动系统需将压力油从静止油管路送至在中空主轴内部，与主轴同步旋转且随桨叶接力器动作而上下浮动的操作油管内，实现这一从静止油管到旋转且浮动油管连通的设备即受油器，而受油器的核心则是上、中、下三层轴瓦，一般为浮动的，也有固定的。它们一方面要严密密封有压油管与外部无压部分，另一方面还要承担导轴任务，平衡油管径向不平衡力，使之在设计间隙内旋转。桨叶随动系统一般包括主压油罐、桨叶随动器、外部静止操作油管路、受油器、主轴内部内外操作油管、桨叶接力器、桨叶操作机构、泵及集油箱等部分。

3.2 直接原因

通过对机组的分解发现受油器上、中、下三层浮动瓦端面密封和径向密封均有不同程度损坏，对应操作油管密封处有严重磨刮现象，表面极不光滑，致使上、下油缸及与溅油盆都有窜腔，上、下腔保压功能减低。浮动瓦与槽的配合面有刮痕和毛刺，造成端面密封失效严重。轴瓦径向密封损坏，瓦和操作油管配合面有不同程度烧损，并发现操作油管椭圆度明显。同时，在分解水轮机大轴和转轮连接后，发现转轮体与机组大轴连接部分的角密封损坏，导致桨叶开侧腔无法正常保持压力，直接造成桨叶开度无法保持稳定，频繁动作。桨叶频繁抽动的原因就此水落石出。

4 问题处理

鉴于分解后的原因分析，在与厂家沟通协商后，采取以下改造措施：

1）浮动瓦与瓦槽上端间隙由原来的0.06～0.1 mm，调整为0.20～0.25 mm，实际为降低浮动瓦高度，此时可在安装后通过手动能移动瓦检验是否存在间隙。

2）轴瓦径向密封增加3道减压槽，在不降低原径向端面密封基础上，减小可能的两腔之间窜油或与外部无压部分窜油。

3）浮动瓦上端面和下端面各加设一道槽型密封，内设盘根条，具有极微小压缩量，用以加强端面密封。

4）操作油管厚度由3 mm增加为4 mm，以降低在瞬间冲击时油管塑性变形可能。

5）在接力器上盖板螺栓内侧车一道盘根槽，设胶条密封。

6）接力器活塞杆中间法兰上边车一圈倒角，以避免安装时损坏外部密封圈。

7）转轮体运回生产厂家，对转轮体与大轴配合的角密封进行重新加工。

8）机组回装后，盘车调整操作油管轴线、轴位，减小运行中轴对瓦的不平衡作用力。

在实行了上述技术改造后，桨叶抽动现象完全消除，开关腔油压保持良好，在各运行工况下均能保持桨叶开度，运行稳定。

5 结论

对轴流转桨式机组，其桨叶位置本身无自锁装置，需通过开关腔压力保持功能抵消一部分由水推力、各构件自重等造成地不平衡力。且一般桨叶所受外力合力方向为驱使桨叶关闭，因此桨叶往开侧抽动现象，多为开侧腔向无压管路窜油的结果。故对桨叶随动系统密封必须全面严格控制，确保密封可靠，桨叶稳定，以达到使机组稳定运行的目的。