巴基斯坦某水电站发电机导轴承烧瓦事故分析

2016-05-07张成波唐晓琳孙兰凤中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都6007东方电气股份有限公司四川成都6006四川电力职业技术学院四川成都6007

小水电 2016年1期

关键词：烧瓦技术改造水电站

张成波，唐晓琳，孙兰凤(．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都6007;．东方电气股份有限公司，四川成都6006; ．四川电力职业技术学院，四川成都6007)

张成波1，唐晓琳2，孙兰凤3
(1．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072;
2．东方电气股份有限公司，四川成都610036; 3．四川电力职业技术学院，四川成都610071)

摘要:详细描述巴基斯坦某水电站1号机组调试过程中发电机导轴承轴瓦烧瓦的过程，分析导致烧瓦事故发生的原因，最终确定技术改造方案;现场安装单位根据技术改造方案立即进行技术改造，确保了机组顺利调试和发电。图5幅。

关键词:水电站;发电机;导轴承;烧瓦;技术改造

E_ mail: zhangchengbo2004@ hotmail.com

1　工程概况

某水电站位于巴基斯坦旁遮普省Mianwali (米扬瓦里)地区Kalabagh (卡拉巴)镇下游约5 km处的(印度河) Jinnah (真纳)拦河闸的右岸，利用JINNAH拦河闸形成的水位落差，开挖明渠引水，修建厂房发电，装设8台12 MW水轮发电机组。机组额定水头为4.8 m，额定出力为12 MW，水轮机总重为120 t。该水电站是典型的大型竖井贯流式机组，水轮机设有水导瓦，发电机设上下游发导瓦。由于竖井贯流式机组的特点，水轮机和发电机之间采用了德国RENK公司生产的增速器，将水轮机的转速提高了10倍;水轮机额定转速为75 r/min，发电机额定转速为750 r/min，发电机体积明显变小。水导轴瓦和发电机轴瓦处均设高压油顶起装置，转轮公称直径为6.5 m，带16片活动导叶。

该水电站是亚洲最大的竖井贯流式机组，竖井贯流式机组的轴线调整具有难度非常大、间隙要求高、调整时间长等特点。该水电站1号发电机导轴承轴瓦烧瓦前机组安装和轴瓦调整均严格按照主机制造厂家的技术指导执行，在现场安装单位和主机制造厂家服务指导人员共同配合下完成。

发电机轴瓦间隙质量验收时，首先复查轴瓦与主轴轴颈的接触角以及其接触角范围内触点的分布情况，应符合图纸及有关规范要求;且在接触角外部，其主轴轴颈与下轴瓦间的间隙从上到下应呈楔形分布，以利于润滑油进入，从而确保机组旋转时可靠地形成油膜。其次，各轴承上轴瓦与主轴轴颈顶部的间隙应在0.35～0.557 mm范围之内;轴承侧瓦与主轴轴颈的间隙δ1=0.20 mm，其偏差不应超过±10%，且其对称位置处的下轴承瓦与主轴轴颈间的间隙应与轴承侧瓦间隙一致。

此外，水导瓦的轴瓦与主轴的间隙安装调整也要符合图纸和设计技术要求，组合缝错压应不大于0.02 mm，允许偏差不应大于实测平均总间隙的10%。机组轴线调整合格，高压顶起油系统工作正常。

2　烧瓦过程及事故现象

2011年12月22日，该水电站1号机组首次手动开机冲转时，几分钟后发电机导轴承轴瓦发生烧瓦。拆出发电机轴瓦检查，上、下游轴瓦整个瓦面均烧伤(见图1、图2)，同时拆出水轮机导轴瓦检查，瓦面轻度烧伤。经过初步分析，应该是供油不足引起。

现场安装调试单位在出油口用桶接油测量，环境温度在12℃时，重力油箱和高低压稀油站油箱内温度在20℃以上(以下测油量条件相同)。因为有电动球阀和旁通两路供油(手动开机是开的旁通阀)，在两种情况下都测试过，发电机单轴承油量约为3～5 L/min，出油口几乎无压力，水导约为20 L/min，有压力(不大) ;而发导设计值总供油量为50 L/min，水导供油量图纸上不详。

图1　电站首次开机后发电机轴瓦烧伤

图2　电站首次开机后水导瓦烧伤

现场项目部分析讨论后，决定抬高重力油箱高度，但根据厂房实际情况，最多只能抬高8.7 m(见图3)。为稳妥起见，同时决定将发电机供油管路φ32改为φ42 (和水机一样)，一直改到竖井内发电机层高度(▽198.6 m)，再分成2路φ42管路，之后再分别变径成φ32的管路。现场在进油绝缘管进油口处用桶接油测量，发电机单轴承油量约为23 L/min，水导供油49 L/min。现场同时决定上述方案先在1号机组上试用，问题解决后再在其他7台机组上进行改造。

图3　电站重力油箱抬高

发电机导轴承轴瓦重新研刮，机组重新调整后，2011年12月29日再次开机。运行15 min后停高压油，运行近2 h后，因发电机轴承温度高停机。拆出发电机轴瓦检查，上、下游轴瓦部分瓦面研伤，但没有上次严重(见图4) ;水导瓦温正常，就没有拆开检查。

图4　电站再次开机后发电机轴瓦烧伤

为了进一步判断烧瓦原因究竟是发电机装配问题、机组安装问题还是润滑油问题，现场项目部决定全部拆装重来。拆开热套法兰，研刮轴瓦，装配发电机，机组轴线调整，但在整个过程中没有发现问题。根据第二次运行近2 h，而且烧瓦也只有1/4之一瓦面的情况分析认为，虽然12月29日运行供油有所改善，但供油还是不足，因为从进油绝缘管以下管路内孔又变小了。现场从绝缘管出油口测流量，发电机油流量只有14 L/min。从试验角度，现场项目部采取临时措施，用内孔φ21的塑料管直接将变径后φ32钢管和轴承座上的进油钢管(进油口处也焊接了1节φ32钢管)连接，将轴承座进油孔、轴瓦定位销内孔、轴瓦进油孔扩大到φ20。这样处理后，安装调试单位在塑料管出油口用桶接油测量，发电机单轴承油量约28 L/min。

在这种情况下，2012年1月3日晚上第三次开机试运行，2 h后停高压油，4 h后机组运行稳定，做过速试验成功。在空载运行前取掉了临时用的塑料管，改成了φ32的钢管，用DN25的法兰连接至轴承座上盖(轴承座上盖上焊接了1根φ32的钢管)，法兰用绝缘材料做绝缘处理。改动后做空载、负载试验，轴承温度在冷却器没有投入的情况下最高54℃，运行稳定。

3　结语

该电站1号机组通过上述方案改动，机组顺利并网发电，稳定运行。这次现场实际方案的改动，主机厂家现场服务人员和国内有关部门积极配合，安装调试单位加班加点，不到10 d时间里完成方案改造，使得机组并网发电目标工期未扩大延误。随后，现场项目部又按照1号机组的改造方案，对其他7台机组进行了相应的改造。

造成该水电站1号发电机导轴承轴瓦烧瓦事故的直接原因是:重力油箱高度不够，导致从重力油箱供给水导和发导轴承供油的管路轴承润滑油供油严重不足。此外，设计院将重力油箱布置在厂房的下游侧，也客观增加了发电机润滑油管路的长度。

最后，总结巴基斯坦该水电站轴承润滑油管路和重力油箱改动具体方案如下所示(见图5)。

图5　轴承润滑油系统改进方案示意

3.1重力油箱的高层抬高

重力油箱整体抬高高程从原来的17 m抬高至25.7 m。由设计院修改图纸，现场安装单位进行全部8台机组的重力油箱抬高高程改造，钢管等改造材料现场解决。

3.2发电机进油管路的加大

将发电机进油管路是φ32的改成φ42，直至发动机层(198.6 m)处，再分成2路φ42，φ42/ φ32变径后用Dg25不锈钢节流阀，在此管路中装自动化元件，用DN25法兰出口变径φ32/φ26。法兰用绝缘管和绝缘板做绝缘处理，与轴承座进油管连接，将轴承座进油孔、轴瓦定位销内孔、轴瓦进油孔扩大到φ20。轴承座上的G1/2″管螺纹改成G3/4″管螺纹。

3.3整个润滑油系统布置的改进

主机制造厂家设计最终对整个润滑油系统的布置进行了改进，修改为统一布置，全部按有旁通设计，统一用3个不锈钢球阀和1个电动阀。

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