老挝南湃水电站轴承温度过高原因分析和处理

王志强，路军义

（北方国际合作股份有限公司，北京100040）

1 概括

南湃（Nam Phay）水电站位于老挝万象省北部Phoun区，坝址位于南俄河（Nam Ngum）支流南湃河（Nam Phay）上游峡谷，南俄河（Nam Ngum）是湄公河的1级支流。水库正常蓄水位1140 m，设计洪水位1141.7 m，校核洪水位1143.49 m，最低发电水位1120 m，水库总库容2.059亿m3，调节库容1.326亿m3，电站厂房位于南乐克河右岸。厂内安装2台冲击式水轮发电机组，装机容量2×43 MW，额定转速600 r/min，额定水头700 m，单机额定流量7 m3/s。于2017年5月8日并网发电运行，多年平均发电量约4.2亿kW·h。年利用小时数4878 h。本电站为引水式电站。

2 问题的出现及原因分析

南湃水电站于2017年4月22日开机，2017年5月8日2台机组完成72 h试运行进入过渡运行期，在此期间，机组运行正常，各种技术参数都在设计及厂家规定范围之内。

在2台机组分别运行半个月后，电站运行人员发现2台机组各部轴承油温、瓦温及定子冷风、热风温度均呈上涨趋势，各推力瓦温度于2017年6月2日接近报警值。通过各项数据分析，机组油温跟随时间持续上涨（上导油温基本每天上涨约0.1℃），瓦温随油温上涨而上涨，同时，定子冷风52℃、热风64℃、定子铁心温度90℃。

一般情况下，引起各部位瓦温、油温及定子温度上涨的因素有如下几个方面原因：①振动摆度值增加；②油盆油位减少；③冷却水量或压力突然变化；④测温元件故障出现误报；⑤润滑油质发生变化；⑥冷却器的冷却效果发生变化。

在排查原因时，首先排除了机组自身结构问题引发温度上涨的因素，因为机组在出现问题之前平稳运行了半个月，如果机组结构有问题，显然是不可能平稳运行这么长时间的。把温度升高期间的运行数据调出来分析，瓦温、油温上涨时，振动、摆度未发生明显变化，各部位油位也无变化，且2台机组均为同一现象。运行人员对测温元件进行检测，结果均为正常。对润滑油质进行检查，清澈无杂质、颜色微黄，经专业人员判断，油质符合要求。技术供水总管压力0.2 MPa，进水温度为20℃，总排水管压力0.05 MPa，出水温度为22℃，冷却水量420 m3/h，满足厂家设计要求。

通过以上几个方面的排查，初步认为冷却器进出水温差太小，带走的热量不多，说明冷却器的散热效果可能存在问题。

2017年6月9日，为了进一步判定机组运行温度上涨原因，待机组油温降至正常温度后，将机组开机至空转，2 h后各部位运行温度基本和带负荷时温度一致（不带负荷，定子的温度是很低的）。基本排除因空气冷却器热风传热至上导轴承部位，导致上导油温升高的因素。机组停机后，随机拆开一个空冷器顶部堵头，堵头处有黄泥（图1），初步判定：技术供水的水质中存在泥沙和浮游物，造成冷却器堵塞和结垢，以致于冷却效果持续下降。

图1

2017年6月11日，为验证温度上涨原因，拆除1个1号机组的空冷器至安装间进行分解检查。技术供水管壁上存在大量黄泥（图2）；在安装间将空冷器上端盖拆除后，空冷器上端盖位置存在大量黄泥，铜管内用起子检查也存在大量的黄泥及水垢（图3）。同时对技术供水池进行检查：技术供水池内水泵表面存在大量黄泥；水池内上平台有约50 mm厚的淤泥，墙壁淤泥最厚处约10 mm。

图2

图3

为慎重起见，又咨询了就近的中水对外公司运营的南立水电站，他们目前1年需对各部冷却器拆卸清洗2次。同时，将清洗冷却器的图片发给我们，进行对照后发现，双方从冷却器里清理出的污垢物几乎一样（见图 4、图 5）。

在尾水岸边观察尾水两侧裸露出来的部分，呈现的颜色和冷却器清理出的污垢的颜色一致，尾水的颜色也呈酱色。

图4 南湃冷却器清理图片

图5 南立冷却器清理图片

综上所述，基本可判断机组各部位温度上涨原因为：技术供水取至尾水技术供水池，水源来自库区，存在泥沙和各种浮游物（残留在库区里的各种植物、树枝等与水发生化学反应的分解物），在长期运行中，浮游物在冷却器内慢慢淤积形成水垢或淤泥，造成冷却器冷却效果慢慢降低，机组各部位温度慢慢升高。

3 处理过程及措施

明确各部温度上升的原因后，电站当即决定对上导冷却器、下导冷却器、空气冷却器进行拆卸清洗（水导冷却器由于水导的瓦温和油温都不高，暂不考虑拆卸）。

3.1 空冷器处理

拆除上盖板。先对上盖板进行编号，然后用桥机将上机架外围的上盖板吊装至发电机层检修区域，并摆放整齐。再次拆除中性点保护罩及引出线保护罩。拆除空冷器测温元件。拆除空冷器的热风、冷风等自动化元件，并摆放整齐，做好自动化元件的保护措施。

拆除空冷器。用厂房桥机将空冷器吊装至安装间，用叉车将冷却器转运至厂房外。对空冷器进行分解，将空冷器上、下端盖拆除，清扫上、下端盖位置的淤泥，拆除时用钢号进行标记，用高压水枪不断对铜管进行冲洗，冲洗时同时用钢丝球捆绑在铁丝上，不停的来回拖动清扫铜管内的泥土，铜管里面水质流出来成干净水质即可。

空冷器组装及压力试验，上下端盖面清扫，回装空冷器的上、下端盖，回装完成后按图纸要求进行压力试验。试验合格后吊装空冷器，用叉车将空冷器转运至安装间，用桥机对空冷器进行安装，回装中性点保护罩及引出线保护罩，回装空冷器测温元件及上盖板。空冷安装完成。

3.2 上导冷却器处理

放空上导轴承油槽油。用滤油器通过上导轴承排油管，将上导油槽内的透平油排至油罐室检修油罐。拆除机罩及电气自动化元件。拆除上导轴承。先对上轴承盖做好位置标记；然后用桥机将轴承盖吊装至发电机层检修区域，并摆放整齐；拆除上导油槽内的自动化元件；测量轴瓦调整楔子板的高度并做好记录；对上导瓦进行编号，并吊装至检修区域摆放整齐；拆除上导轴承瓦座，拆除油冷却器。用厂房桥机将油冷却器吊装至安装间，用叉车将冷却器转运至厂房外。

分解清扫油冷却器。将冷却器上、下端盖拆除，清扫上、下端盖位置的淤泥，拆除时用钢号进行标记，用高压水枪不断对铜管进行冲洗，冲洗时同时用钢丝球捆绑在铁丝上，不停的来回拖动清扫铜管内的泥土。铜管里面水质流出来成干净水质即可。

油冷却器组装及压力试验。清扫完成，回装冷却器的上、下端盖，回装完成后按图纸要求进行压力试验，试验合格后，清扫上导油盆，用汽油、破布、酒精清扫上导油槽，清扫完成后，用吸尘器、面团等工具对油槽细小的杂物的进行清理。回装上导油冷却器。用桥机吊装冷却器，在冷却器和管路安装完成后，按图纸要求再次对冷却器和连接管路进行整体压力试验。合格后按拆除的标记回装上导轴承及自动化元件，最后回装机罩及注油。

下导冷却器处理和上导类似，这儿就不做详细介绍。

4 处理后的效果

4.1 机组检修前后各技术参数对比（表1～7）

表1 上导轴承瓦温前后对比情况 单位：℃

表2 推力轴承瓦温检修前后对比情况 单位：℃

表3 下导轴承瓦温检修前后对比情况 单位：℃

表4 机组检修前后振动摆度对比情况 单位：μm

续表4

表5 各部轴承油温检修前后对比情况 单位：℃

表6 定子空气冷却器检修前后冷、热风温度对比情况单位：℃

表7 检修前后上导瓦间隙对比记录 单位：mm

5 处理结果

通过对上导冷却器、下导冷却器、定子空气冷却器管内沉淀淤泥清洗后，开机运行观察，机组运行正常，所有数据显示正常。证明了造成机组各部位温度上升的原因是技术供水水质存在问题。

6 建议

南湃水电站的有效利用库容为1.326亿m3，在电站蓄水前，如果对库区的清理不完全，可能导致库区水质的恶化，同时，在老挝雨季的降雨量达到全年降雨量的80%以上，在此期间，从上游和各支流流进库区的各种杂乱物质应该也是很多的，注定库区的水质不会很好。所以，笔者认为该电站采取尾水取水的技术供水方案不是最佳方案，为达到一劳永逸的效果，建议电站的技术供水系统改造为密闭自循环供水系统。当前，南湃水电站正进行技术供水系统改造的准备工作，具体的改造方案和改造后机组各部位的运行效果会在后续的文章中给予阐述。