水电站立式混流机组甩油原因分析与处理方法研究

2017-04-13纪军

中国新技术新产品 2017年9期

纪军

摘要：水电站立式混流机组甩油，对于水轮发电机组的正常运行影响极大。本文主要分析了水电站油系统的重要作用、水电站立式混流机组甩油的主要原因，并提出了解决机组甩油问题的一些方法和对策，以期使得发电机组能够高效、稳定地运行。

关键词：立式混流机组甩油；原因分析；对策方法

中图分类号：TK730 文献标识码：A

工程概况：珊溪水力发电厂位于文成县境内飞云江干流上，距文成县28km，距温州市95km，主要建筑物有拦河坝、溢洪道、泄洪洞、发电厂房、升压站、开关站等。引水系统和发电厂房位于大坝右岸，引水系统采用一洞二机，两条引水洞分别向厂房4台机组供水。电厂装有杭州克瓦纳发电机厂生产的混流立式发电机组，总装机容量4×50MW（200MW），年平均发电量3.55亿kWh，由220kV输电线路并入华东电网。

一、水电站油系统的构成要件

水电站的油系统是指将用油系统、储油设备、油处理设备利用管网连接起来，进而产生动力的循环系统。它的组成包括：

（一）用油系统：主要由上导推力油槽、下导推力油槽、水导推力油槽组成。一般的水轮发电机，都是将各种轴承设备安装在油槽当中，因此，如果油槽出现甩油问题，就可能会导致内部轴承不能正常发力，影响整个油循环的使用。

（二）油处理室：主要由油泵、压缩机和真空滤油机等设备组成，主要负责用油的净化和输送。

（三）其他设备：包括油化验室仪器、药物，吸附再生设备以及测量和控制元件等等。

（四）管网：通过各种管道网络，将油库、油处理室等部分连接起来的设施。

二、水电站立式混流机组甩油的原因及预防

在水轮机日常使用的过程中，应该注意观察和维护以下几个方面，可以有效地防止甩油现象的发生：

（一）检查水轮机上的导油位是否正常。水轮机内油箱加油过多，会导致立式混流机组出现甩油的现象。例如：我厂在2015年3#发电机组A修过速150%试验过程中，因上导推力油槽油位较高，试验过程中机组转速过高引起较大离心力，导致油槽油位溢出，造成机组转子、定子受油渍污染。预防措施：检修后新安装机组做150%转速试验前，应查看上导推力油槽油位在允许范围值内降至最低值，保证机组在试验过程中不会有油溢出。一般来讲，水轮机在停止运行的时候，应将其油位保持在最低值线；同时，水轮机在运行的过程当中，要保证其油位不能超过最高值，如果发现油箱内油量过多，应及时将多余的油排掉。

（二）检查水轮机摆度是否正常。水轮机的摆度影响着油槽内用油的正常使用，如果摆度不正常，摆度过大，一旦超过规定值，极易导致甩油情况的发生。因此，一定要在立式混流机组的日常管理工作中，做好水轮机摆度的调整和检查。

（三）检查水轮机各个部件的密封是否正常。如果设备密封不严，则设备内部的油就容易在机器高速运转时被甩出，造成机器故障。做好设备的密封工作，加固油箱盖以及添加防溢油设备，都是保证设备密封正常的良好措施。我厂4台机组发电机组新安装投产后发现各油槽密封效果不好，大轴与油箱密封盖处经常有渗漏油，且在漏油盆处发现有较多的积油，导致上下风洞内有较大的油雾，对机组安装运行造成威胁。针对上述情况，对机组油盆进行技改，采用哈尔滨通能电气股份有限公司TNS型接触式密封盖，并对油盆挡油圈进行了改造。（1）TNS型接触式密封盖将原来密封材质羊毛毡更改为特殊复合材料，并且其特殊复合材料能够与大轴表面接触，实现无间隙运行，保证了油盆的密封性；（2）对挡油圈高度适当的加高，减少油盆内的油从挡油圈处甩出。

三、机组甩油的危害

（一）威胁机组工作人员的人身安全

当油槽盖板或者设备密封间隙发生油雾外溢现象时，如果得不到及时处理，就会破坏整个立式混流机组的运行环境，尤其是会使空气中弥漫着一股油味。由于立式混流机组内的环境相对来讲不利于气味的扩散，因此，空气中的油味久久不散，很大程度上会影响机组内工作和管理人员的情绪健康，进而影响他们的身体健康。

（二）造成发电机组的损伤

1.甩油会使发电机定子遭受一定的损害

（1）水轮发电机甩油会直接引起发电机线圈外层渗油，这些油脂具有一定的粘性，会将空气中的灰尘吸附其中，一旦变成混合杂质，堵塞住发电机定子的通风孔，就会使定子线圈温度升高，进而影响发电机的稳定运行，缩短定子线圈的寿命。

（2）如果定子线圈被水轮机甩出来的油覆盖住，就会增加定子线圈的清理难度，不利于定子线圈的日常保养。比如，在进行发电机机组检修的时候，如果发电机组没有发生甩油的现象，那么保养时间通常只需要12h，而那些有甩油现象发生的机组，保养的时间则往往需要40h以上的时间，增加了工作难度和工作时间。

（3）发电机组甩油会引起定子绝缘水平下降，容易发生短路事故。当机组甩油现象发生时，由于定子线圈的通风性能变差，定子的绝缘水平也会相应下降。同时，水轮发电机甩油运行时，会有不正常的力作用到定子线圈，导致定子线圈接地，发生短路现象，损害发电机组设备。

2.甩油会引发发电机轴瓦烧毁事故

发电机机组发生甩油故障之后，机组内的环境会变得越来越差，而且当甩出的油雾在发电机定子和转子处形成油污，造成阻塞之后，会出现剧烈的热效应和电磁效应，加快设备的老化速度。另外，当机组运行的油位处于严重故障危险点而引发油味限制报警时，极易引起发电机轴瓦烧毁事故，导致发电机被迫非计划停机。

四、甩油的处理方法研究

（一）阻止法

阻止法是指通过人为外加设备或者破坏发电机内部的压力环境而构建的局部负压，在机组运行时，使机组油面处于平稳状态，进而阻止油的溢出。當叶片焊接在正常油面之下或者镜板内侧的时候，叶片浸入油内，旋转时产生的动力可以将油面下压，同样可以阻止油面的升高。实践证明，阻止法是最常用的也是最有效的防止立式混流机组甩油的措施方法。

（二）导流法

导流法就是在旋转配件内壁上安装阻尼沟槽的方法，这种沟槽是倾斜的，斜面朝下，当油在向上涌起的时候，沟槽的下斜面可以将油挡住，起到阻尼的作用，防止油面上溢或者涌出。

（三）阻力延长法

阻力延长法实际就是在机组内部增加一系列迷宫槽，使得本该涌出的油雾在迷宫槽中密封圈巨大阻力的作用下，被挤压回机组内部，从而解决机组甩油的问题。阻力延长法，实际上就是通过加长油雾通道长度的方法，减弱最后喷出的油雾力量，进而起到阻尼作用。

（四）稳压法

稳压法主要有3种实现形式：

1.减小离心率。即通过加大旋转部件与挡油桶之间的空隙，使得旋转部件在旋转的时候，相对离心率较之前减小，从而使油压的脉冲值也相应减小，保持了油面的平稳，阻止了油雾的飞溅和上窜。

2.安装部件。即通过加装稳油或者挡油设备或部件的办法，减少油雾甩出。

3.压力平衡。在旋转部件上钻孔，可以使部件旋转时，保持内外通气压力平衡，防止因为压差导致的油面上升或者油雾甩出。

（五）尾水管吸力抽水法

混流水轮机在运转的过程中，转轮出口和尾水管进口处容易产生抵押涡带，导致空腔气蚀。我们可以采用尾水管真空吸力抽水法，即在尾水管处设置十字架补气管，控制尾水管补气量，加大排水量的方法，减少甩油现象的发生。

结语