灯泡贯流式水轮发电机组受油器故障分析与处理

2022-02-12于金锋

科学与信息化 2022年2期

于金锋

中国水利水电第三工程局制造安装分局陕西西安 710000

引言

受石油能源日渐匮乏的影响，水电、风电等清洁能源受到了人们的广泛关注，现阶段，面对人们对电力资源的需求量不断上涨的情况，水电站方面可以通过对水电转换设备进行优化升级的方式，进一步提升自身的供电量。灯泡贯流式水轮发电机组作为一种较为先进的水电机组，受到了业内人士的欢迎。

1 受油器的基本情况

1.1 受油器的结构

对灯泡贯流式水轮发电机组受油器进行分析可以了解到，受油器采用浮动瓦结构，位于转子中心体端，一般情况下，受油器主要由外壳、固定支架、浮动瓦座、圆形顶筒、排油管、发电机延伸轴或者发电机小轴等部件构成。

1.2 受油器的工作原理

受油器主要由旋转油管与静止压力油管两部分组成，其中旋转油管主要与受油器、桨叶进行连接，被装设在水轮发电机的轴内，能够与水轮机同步旋转；静止压力油管主要与受油器、桨叶主配压阀相连，在工作过程中能够将压力油运输到受油器当中。在实际工作中，受油器可以将桨叶接力器中的压力油与水轮机轮毂油，从静止压力油管中转移到转动的操作油管与轮毂油管当中，然后旋转油管中的回油将会传递到静止压力油管当中。现阶段，灯泡贯流式水轮发电机组的桨叶接力器主要可以分成两种，分别是活塞套筒式与活塞缸动式。受油器的具体工作原理是，调速器中的压力油通过受油器的转向操作油管，流入转轮接入器，并驱动转轮叶片的旋转，同时经过受油器轮毂油箱的润滑油将流向转轮的轮毂体。现阶段，为避免出现轴电流电蚀受油器短轴，受油器与操作油管法兰部均安装有绝缘材料[1]。

1.3 受油器安装要点

在当前受油器结构安装过程中，为保证受油器能够稳定工作，要注意以下几点：第一，相关工作人员需要将解体的受油器与操作油管清洗干净，并且保障操作油管连接处不漏油；第二，在安装受油器的过程中，相关工作人员需要依据灯泡贯流式水轮发电机组图纸的实际要求，对受油器进行调吊装；第三，为保证受油器能够在安装完毕后稳定工作，相关工作人员需要保证操作油管的白度，满足固定瓦结构与浮动瓦结构的设计要求；第四，相关工作人员需要控制受油器的水平偏差小于0.05mm；第五，在安装连接受油器本体的桨叶操作油管的过程中，相关工作人员需要对受油器支架、本体的绝缘性进行检查，一般情况下，两者的绝缘电阻需大于0.5M；第六，相关工作人员需要保证受油器内部的三层油管是按内、中、外的顺序安装，并且三层油管应当同心，其同心度应小于0.05mm；第七，为保证灯泡贯流式水轮发电机组能够稳定工作，在受油器的日常检修过程中，相关工作人员需要依照相关规定定期对受油器的绝缘垫、绝缘套进行检查、清洗、烘干，并且在发现绝缘层存在破损时，及时对其进行更换处理[2]。

2 灯泡贯流式水轮发电机组受油器故障的主要原因

由于受油器的结构相对复杂，在当前的实际使用过程中，导致灯泡贯流式水轮发电机组受油器出现故障的原因相对较多。

2.1 故障一

2.1.1 故障现象。某水电站在2017年完成灯泡贯流式水轮发电机组的安装，但在后续近3年的时间内该水电站并未运转机组，现阶段，对机组进行运行发现，机组的轴电流在运转过程中过大，这种情况的出现对机组的运行安全造成了极大的威胁。

2.1.2 故障分析。初步分析该机组出现故障的原因是灯泡贯流式水轮发电机组放置时间过长，相关工作人员并未定时对机组进行检修，导致机组的受油器绝缘层老化，绝缘度降低，产生了电流回路，进而导致轴电流过大，对机组的运转安全造成了不利影响。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象。某水电站的灯泡贯流式水轮发电机组在运行3小时后，各部分瓦温相对正常，此时相关工作人员将其运转状态调整为自动状态，在15分钟后对机组受油器进行观察可以发现轮毂油箱呼吸器中出现了大量的透明油，压力油罐中的油位迅速下降，并且受油器的温度在机组停机前持续增长。相关工作人员对受油器的桨叶进行反复操作，可以发现，当桨叶关闭时，轮毂油箱将会冒出大量压力油。

2.2.2 故障分析。对故障二出现的原因进行初步分析，相关工作人员依据自身经验认为轮毂油箱中冒出压力油的原因可能是轮毂供油管中存在着一定量的压力油；受油器温度持续增长的原因可能是浮动瓦烧毁并引起受油器位置的改变。对受油器故障出现的原因进行深入分析，相关工作人员拆除机组中的故障受油器，并打开受油器的外壳，可以发现该受油器的抗磨铜套脱落，同时，为切实了解受油器温度持续增长的原因，相关工作人员对受油器进行继续拆解，可以发现受油器轴承二、三出现了烧毁的情况，并且操作油管与轴承的连接处磨损较为严重。此时可以了解到，该受油器操作管冒油的主要原因是抗磨铜套脱落使得转轮接力器管腔与轮毂供油腔连接到了一起，接力器管腔中的压力油通过操作桨叶流入供油腔，然后通过反压作用流到轮毂油箱当中，最后从油箱的呼吸器排出。此时，浮动瓦烧毁的原因可能是转轮接力器管腔与轮毂供油腔连接到一起后，压力油对受油器产生了一定的压力，导致受油器的位置发生了偏移，当受油器的轴承与油管接触摩擦，最终导致浮动瓦的烧毁。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象。某水电站的灯泡贯流式水轮发电机组多次出现浮动瓦烧瓦故障，严重情况下，该发电机组还出现了反馈杆自焊接处断裂的问题，进而导致机组无法正常运转。

2.3.2 故障分析。由于该灯泡贯流式水轮发电机组的主轴缺乏动平衡稳定性，导致主轴在工作过程中的摆动过大，这种情况的出现使得浮动瓦与内操作油管之间产生了极大的偏差，同时转子的自重致使主轴发生挠度。

2.4 故障四

2.4.1 故障现象。某水电站灯泡贯流式水轮发电机组在安装过程中取消了内操作油管，在安装完成并空载3小时后，相关工作人员听到受油器外部操作油管发出明显的声响，并且用手触摸受油器发现其后部明显发热。在发现问题后，相关工作人员对该机组进行了检查，发现受油器的后油箱上存在明显的划痕，然后测量受油器后油箱与外操作油管之间的间距仅为0.5mm。

2.4.2 故障分析。由于该机组仅有中操作油管与外操作油管，因此相关工作人员对故障原因进行初步推测认为故障出现的原因可能是外油管晃动幅度过大，与后油箱之间出现摩擦，或者是挡油环与后油箱之间发生接触。

2.5 故障五

2.5.1 故障现象。某水电站的相关工作人员在对灯泡贯流式水轮发电机组进行短路升流、升压实验的过程中，发现有5次保护动作机组出现紧急停机的现象，并且对机组情况进行分析发现机组由大量油漏到漏油箱，漏油泵始终工作，前油箱处的轮叶开度治湿疹处有溅油现象。

2.5.2 故障分析。对机组油路进行分析可以发现，重锤关闭阀与漏油管、受油管接到了同一根漏油总管上，并且管中的油一起回到漏油箱，当机组停机时，重锤关闭阀动作，工作人员在分析机组停机原因时并未对重锤关闭阀进行处理。

3 灯泡贯流式水轮发电机组受油器故障的处理方法

在明确灯泡贯流式水轮发电机组受油器故障的出现原因后，相关工作人员可以通过对其进行针对性处理的方式，保证灯泡贯流式水轮发电机组受油器能够正常工作。

3.1 故障一的处理方法

面对故障一灯泡贯流式水轮发电机组受油器绝缘层绝缘值降低导致轴电流过大，威胁机组运行安全的情况，相关工作人员可以通过更换受油器绝缘层的方式解决问题，保证机组运行的安全性与稳定性。

3.2 故障二的处理方法

故障二的故障出现的根本原因在于受油器的抗磨铜套发生脱落，但这一情况的出现不仅使得灯泡贯流式水轮发电机组的浮动瓦烧毁，还使得该机组中与端盖操作相关的抗磨环发生了严重的磨损，为切实解决上述问题，相关工作人员在更换抗磨环、浮动瓦的基础上，对操作油管表面的磨损痕迹进行了细致的检查与修复。在修复工作完成后，为降低上述问题的出现概率，相关工作人员重新为机组安装了受油器，并对其操作桨叶进行了多次运转实验，在实验过程中对受油器各部件的渗油情况进行了细致的观察，确保渗油情况符合标准后恢复受油器的正常工作状态[3]。

3.3 故障三的处理方法

为避免烧瓦情况的继续出现，相关工作人员需要对该灯泡贯流式水轮发电机组受油器体支撑进行彻底的改造，并通过为其加装环形轴的方式，抵消因轴向受力出现的偏转。同时，相关工作人员可以通过调整浮动瓦间隙，拧紧螺栓并固定多臂支撑并通过为其装配定位销的方式，降低后续检修工作的难度。

3.4 故障四的处理方法

在完成故障初步分析后，该水电站的相关工作人员为了尽快完成灯泡贯流式水轮发电机组的运行测试，决定先采取临时措施对故障进行处理，具体的临时操作方式为：将一块厚度在2mm左右的石棉放在受油器的后油箱下端到终端的部分，并且增大后油箱与外管之间的距离到1mm，同时，使用角磨机对挡油环与后油箱相邻的端面进行打磨，使两者间的间距增加。在完成初步处理后，重新启动灯泡贯流式水轮发电机组，相关工作人员仍能听到明显的声响，并且出现了较大面积的漏油现象，停机并将受油器拆下后可以发现，受油器的后油箱与外管之间仍存在明显的触碰痕迹，并且导向瓦的瓦面出现了严重的磨损现象。

对现象出现的原因进行深入分析，可以了解到，回复轴、导向瓦瓦面磨损可能是由回复轴向下摆动，同时，由于导向瓦瓦盖与上游的浮动瓦之间没有间隙，使得浮动作用无法有效得到发挥，这种情况的出现使得操作油管出现了磨损的情况。此时为切实解决上述问题：第一步，相关工作人员将受油器的后油箱取出，然后将其与外管接触的端面车去1mm，令后油箱与接触管之间的间隙增大到1.5mm；第二步，用备用瓦代替机组受油器磨损过于严重的导向瓦；第三步，因该水电站并未为机组准备备用回复轴，为增加回复轴与导向瓦间的间隙，相关工作人员应用抛光机对回复轴进行抛光，使两者间的间隙达到0.3mm；第四步，将一块厚度在0.1mm的铜片垫到回复轴与油管连接处，减小油管的摆动幅度；第五步，在浮动瓦的侧面削去0.1mm，保证浮动瓦有足够的活动空间，能够在实际工作过程中有效发挥自身的作用；第六步，将加工完成后的受油器后油箱安装到原位置，并且在进行受油器组装时，相关工作人员对浮动瓦的实际间隙进行测量发现间隙在0.07~0.09mm之间满足灯泡贯流式水轮发电机组受油器的设计安装规范要求，此时重新开机，发现发电机组可以正常工作，没有出现异常声响，并且受油器各部分漏油情况在标准范围内[4]。