枕头坝一级水电站受油器甩油分析及处理

杨建林，朱昌鑫

(国家能源集团大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900)

枕头坝一级水电站位于四川省乐山市金口河区，为大渡河干流水电梯级规划的第十九个梯级，上一级为深溪沟水电站，下一级为枕头坝二级和沙坪水电站，2014年首台机组发电。电站装机4台立轴半伞式的轴流转浆式水轮机发电机组，单机容量180 MW，总容量720 MW，水轮机型号ZZ519.3-LH-875，额定转速83.3 r/min。受油器作为水轮机的重要部件，水轮机受油器的主要作用是将调速器压力油自固定油管引入转动的操作油管，并通过操作油管将压力油输送至轮叶接力器，以实现轮叶开度的控制[1]。枕头坝一级水电站4台机组受油器自投运以来均存在不同程度的甩油现象，2号机组较为严重，造成油压装置油泵启动频繁，发电机顶罩内油污现象严重，给机组安全稳定运行造成了一定隐患。轴流转桨式水轮机甩油需要操作桨叶，漏油问题既普遍又很难根本性解决[2]。

1 受油器甩油原因分析

1.1 受油器基本结构

枕头坝一级水电站受油器基本结构如图1，由浮动瓦、套筒、受油器体、甩油盆等部件组成，浮动瓦、进排油管路、受油器体为固定部件，套筒和操作油管为旋转部分。浮动瓦上下设有O型密封圈，防止浮动瓦上下侧渗油和开启腔及关闭腔相互窜油。浮动瓦和套筒装配间隙为0.12～0.15 mm，开启腔和关闭腔的进排油管路压力油为6.3 MPa。

图1 受油器基本结构图

1.2 甩油现象

枕头坝一级水电站受油器甩油主要为压力油从受油器下浮动瓦(图1件8)和套筒间隙中流出，在操作油管的旋转力作用下压力油沿盖板向外侧流动，到达外侧后在重力作用下流至甩油盆，甩油盆在旋转力作用下将油甩至集油槽内。在机组运行中观察，四台机组均存在不同程度的甩油，按照设计要求一定的甩油对浮动瓦的具有润滑降温作用，但2号机组甩油量明显过大，造成油泵频繁启动。

1.3 原因分析

1)浮动瓦和套筒间隙过大。按照设计安装要求，浮动瓦和套筒装配双边间隙为0.12～0.15 mm，对分解后的下浮动瓦处套筒进行测量，直径d1为414.90 mm，测量下浮动瓦的内径为d2为415.08 mm，间隙d0=d2-d1=415.08-414.90=0.18 mm，实际测量间隙大于设计间隙最大值，且下浮动瓦表面有严重磨损痕迹。在机组运行过程中由于下浮动瓦和套筒间隙过大，压力油沿浮动瓦向下流至甩油盆上，造成甩油现象严重[3]。

2)浮动瓦上下侧密封圈老化。浮动瓦上下侧的密封圈主要作用是将浮动瓦外侧腔体压力油与压盖和套筒间隙隔离，避免渗油。分解后检查浮动瓦上下侧密封圈严重老化变形，无压缩量，由于浮动瓦上下侧密封圈老化，造成浮动瓦上下密封失效，压力油沿着浮动瓦外侧腔体经过压盖和套筒间隙渗出，造成渗油量较大。

3)设计结构缺陷。从图1中可以看出，甩油盆与受油器体底座和发电机顶罩内盖板连接缝高度一致，在甩油盆甩油时，由于旋转力的作用下，油沿着甩油盆外侧边缘向四周呈伞装落下，甩油盆直径为1 165 mm，机组转速为83.3 r/min，甩油盆至受油器体外侧距离为650 mm。

v1=ndπ

(1)

由式(1)可以求出甩油盆外侧线速度

v1=83.3×1.165×π=5.08 m/s

甩油盆至受油器体外侧距离d1=650 mm，可以求出油滴到达受油器体的时间t

油滴在飞出的过程中下落的高度为h

(2)

当甩油盆甩油过程中，油滴沿着甩油盆甩至受油器体底座与发电机顶罩盖板连接处下侧7 cm处，速度为较高，在盖板壁上向四周溅射，由于连接缝中有环氧板，只有下侧有密封，上侧无密封，导致油从受油器体与发电机盖板连接缝渗出，发电机顶罩内盖板油迹现象严重。

2 甩油处理措施

2.1 更换浮动瓦和密封

由于原下浮动瓦磨损严重，导致装配间隙不符合要求，对下浮动瓦进行更换材质为ZG230-450+ZChSnSb11-6的新浮动瓦，配合间隙(双边)为0.13 mm，同时对浮动瓦上下密封圈进行更换，更换后密封圈的密封效果良好，压缩量符合设计要求。更换结束后经机组试运行观察受油器甩油现象明显好转，运行3个月后观察，甩油现象无明显变化，说明浮动瓦和套筒配合间隙过大及密封老化是受油器甩油的主要原因。

2.2 加装倒L型挡油板

甩油盆与受油器底座和发电机顶罩内盖板连接缝高度一致，导致连接缝存在渗油，在连接缝处加装倒L型挡油板如图2，挡油板上侧焊接在受油器体底座内侧，焊接后在受油器体和挡油板之间涂抹一圈平面密封胶，避免油从挡油板上侧流入受油器底座。挡油板设计高度为15 cm，甩油盆甩出的油打在挡油板上，从挡油板流入集油槽，避免了甩油盆直接将油珠甩在连接缝中导致的发电机顶罩内盖板油迹问题。经加装倒L型挡油板后试运行观察挡油板挡油效果良好，发电机顶罩内盖板油迹现象明显好转。

图2 倒L型挡油板示意图

3 结 语

受油器主要是将压力油从固定部分传送至转动部分，在运行过程中均不能避免渗油问题，适量甩油能对浮动瓦起到润滑降温作用，但是大量渗油的出现必然对机组的安全稳定运行造成不利影响。因此在受油器出现大量甩油时，观察受油器甩油现象，发现甩油具体位置及四周是否为均匀甩油，从而判断是密封断裂还是浮动瓦磨损问题。枕头坝一级水电站受油器甩油问题更换浮动瓦及浮动瓦密封和在受油器底座及发电机顶罩内盖板加装倒L型挡油圈后，甩油问题得到有效解决，根除了受油器甩油问题。