公格尔水电站机组水导甩油原因分析及处理

2016-07-01刘武超，黄开寿

四川水力发电 2016年3期

关键词：水导

刘武超，　黄开寿

(中国水利水电第五工程局有限公司机电制造安装分局，四川成都　610225)

公格尔水电站机组水导甩油原因分析及处理

刘武超，黄开寿

(中国水利水电第五工程局有限公司机电制造安装分局，四川成都610225)

摘要：介绍了公格尔水电站2#机组在孤网运行后出现的水导甩油现象，经业主、安德里茨厂家及安装单位共同研究后，决定对2#机组水导甩油情况进行相应的分析和解决，所采取的措施可为其它水电站同类型甩油问题提供有效的帮助。

关键词：公格尔水电站；水导；孤网运行；甩油处理

1概述

布仑口-公格尔水电站位于新疆维吾尔自治区克州阿克陶县境内，是盖孜河中游河段梯级电站中的第一级水电站，公格尔水电站3台机组于2014年6月30日成功完成72 h试运行，正式投入商业运行。2014年12月，公格尔发电厂经南疆电网指示做孤网运行试验，2#机组参与了此次孤网运行试验，运行时间为2 h。在孤网运行试验期间，机组出现了严重的振荡现象，监控系统显示：水导摆度及振动超标，水导瓦瓦温上升。试验结束后，2#机组正常运行72 h后，出现水导摆度增大、水导瓦瓦温升高、水导油盆油位下降现象。

公格尔水电站共安装3台同型号的六喷嘴冲击式水轮发电机组，发电机型号为SF67-12/4450，水轮机型号为CJ(PV6)-L-205/6×16.6，电站总装机容量为200 MW，单机额定功率为67 MW，年平均发电量为6.7亿kW·h，额定电压为10.5 kV，额定电流为4 093 A，额定功率因数为0.9(滞后)，额定水头为607 m，额定转速为500 r/min，飞逸转速为935 r/min，水轮机制造者为佛山安德里茨技术有限公司。

水导轴承采用6块瓦、巴氏合金瓦衬、稀油自循环润滑轴承，其轴瓦材料为Q345C和巴氏合金，每块瓦置于“U”型油槽内，水导油盆为静止圆形油盆，挡油圈插入水轮机大轴轴领内，油冷却器设置为外循环冷却器，轴领内设置8个直径为10 mm的小孔，在“U”型油槽下部设置1根冷却器进油管，上部设置1根冷却器出油管，高温油由小孔甩出，经进油管进入外循环冷却器冷却后由出油管进入“U”型油槽，对水导瓦进行冷却。

2水导甩油原因分析

2#机组在孤网运行试验之前未出现油位下降及瓦温升高现象，商业运行正常。经了解，公格尔发电厂运行人员在经南疆电网指示后未进行过相应的孤网运行试验方案制定便进行了孤网运行试验，时间长达2 h，在此期间，机组多次发生频率、负荷大幅振荡，其中频率在48～52 Hz范围内大幅振荡。孤网运行试验后，2#机组出现了漏油现象，将水导油盆油位加至停机时最高油位140 mm，2#机连续运行10 d后，观察其停机时的油位下降至95 mm，但甩油情况并未停止，只是甩油量有所下降，瓦温随之上升。笔者对其原因分析如下。

2.1孤网运行试验

公格尔水电站水轮机为立轴单转轮六喷嘴型式，配有微机调速器。经查阅调速器说明书得知该调速器具有独立的6套喷针电液控制系统和6套独立的折向器开关量控制系统。该电站引水系统较长，额定水头高，喷针采取的是缓慢关闭方式，关闭全程需30 s，即在转轮和喷嘴之间安装折向器，当机组出现频率短时大波动或甩负荷时，利用折向器关闭或开启保护机组安全。在喷针控制单元中，喷针接力器利用PID调节，以保证机组在出现频率小波动时的正常调节；折向器则是当机组转速大于整定值时快速关闭，小于整定值时快速开启以保证机组出现频率大波动时的正常调节，折向器的关闭时间为2 s。

孤网运行试验中影响机组短时大幅振荡即频率大幅变化的主要原因是负荷突变，如果机组在额定运行情况下突然甩20%的负荷，随之转速上升，频率上升，将导致折向器出现频繁关闭和开启现象，直至机组达到新的平衡点。但是每个折向器为独立的开关量控制系统，此时就会出现每个折向器关闭及开启时间的不一致；如果机组在轻载荷运行情况下，在孤网里突然有一台大功率设备启动将会给机组带来出力的阶跃；在长达2 h的孤网运行试验中，机组功率的调节跟不上负荷的变化，但喷针开度调节缓慢，致使喷针开度频繁调节，并且每个喷针为独立电液控制系统，如果每个喷针的开度调节出现不统一，就会产生每个喷针的开度不一致。

在检修过程中发现水导瓦间隙测量数据与安装时测量数据出现了偏差。厂家设计图纸要求水导瓦单边瓦间隙为0.35～0.4 mm，即安装时6个水导瓦单边瓦间隙数据均为0.37 mm，检修时测量出6个水导瓦单边间隙数据分别为0.37 mm，0.37 mm，0.36 mm，0.41 mm，0.41 mm，0.43 mm(图1)，说明4#、5#、6#水导瓦单边瓦间隙数据变大，水轮机大轴处于偏心状态。孤网运行过程中，每个喷针开度不一致的情况出现对水轮机大轴旋转将造成影响，导致水导瓦间隙变大，造成水轮机大轴出现偏心现象。在机组正常运行过程中，水导出现较大的振荡及摆度增大，透平油经挡油圈甩出是造成甩油的重要原因。

图1　水导瓦单边瓦间隙示意图

2.2轴领内腔出现负压现象

在孤网运行试验时，水导部位出现剧烈振荡，透平油从挡油圈处甩出，使水导油盆内部的油位下降，水导瓦瓦温上升，油温上升而形成油雾，油雾经大轴补气管进入呼吸器，造成呼吸器的空气滤芯器堵塞。在机组正常运行时，由于水轮机轴的旋转使轴领内腔形成低压，而此时呼吸器的空气滤芯出现堵塞，不能对大轴进行补气即产生负压，使挡油圈处的油面上升，从而造成挡油圈的高度降低而出现甩油现象。

2.3挡油圈高度

由于机组正常运行时轴领的高速旋转及透平油的粘滞性，使整个油盆内的油出现剧烈的紊流现象。为了防止透平油甩出，厂家设计停机时的水导油盆最大油位距挡油圈上口的高度为80 mm。但是，由于呼吸器的空气滤芯堵塞造成轴领内腔出现负压现象，使挡油圈处的透平油油面上升，挡油圈的高度出现严重不够的现象而导致甩油。

3水导甩油故障的处理

根据上述分析，项目部对2#机组水导甩油采取了下列办法进行解决。

3.1调整水导瓦间隙

根据检修时测量的水导瓦单边间隙数据，对比厂家要求数据及初始安装时的测量数据，在水导回装时将6个水导瓦单边瓦间隙均重新调整至0.37 mm，从而使水轮机大轴重新回到中心位置。2#机组正常运行时，水导部位的振荡及摆度明显降低，孤网运行试验时对机组造成的水轮机大轴偏心问题得到了彻底解决。

3.2在呼吸器下部设置一个Z字形弯头

根据呼吸器空气滤芯堵塞情况，分析其是因油雾造成的。根据现场实际情况，需在呼吸器下部使用焊接方法连接一个Z字形不锈钢弯头，油雾将在Z字形不锈钢弯头的中间平段形成油珠滑落，从而不会造成呼吸器空气滤芯的堵塞，使轴领内腔形成负压的问题得到了彻底的解决。

3.3加高挡油圈高度

将挡油圈高度加高有以下两种方法：(1)使用铁片加高挡油圈需用焊接的方法连接；(2)耐油耐温的橡胶需要使用495胶水连接。考虑到此次检修周期短，加高挡油圈高度能够起到预防作用，而且耐油耐温橡胶不会损伤到大轴，因此，经业主、厂家决定采用耐油耐温橡胶加高挡油圈

高度。在原厂家设计的停机时最大油位距挡油圈上口的高度为80 mm的基础上加高了50 mm，使用495胶水粘胶的方法将挡油圈与橡胶连接。

4结语