留金坝电站1号机组高顶油泵系统的运行故障分析及处理

袁志钦 袁 宏

(1.高新分公司赣州生产中心，江西 赣州 341000；2.江西上犹江水电厂，江西 赣州 341000)

留金坝电站位于江西省瑞金市西北部的瑞林镇，坝址在瑞金市与于都县交界处上游200m处的河段上，位于赣江水系贡江一级支流梅江河中下游[1]。水库正常蓄水位146.50m，是一座以发电为主，兼有水库养殖、航运等综合效益的中型水利枢纽工程，大坝为混凝土重力坝，电站装机容量2×10MW，为低坝径流式水电站。1号、2号灯泡贯流式机组分别于2008年4月和7月投产发电，为瑞金市水力发电系统中的骨干电站。机组在开、停机过程中必须启动高顶油泵将一定的压力油注入机组主轴与轴瓦间将大轴顶起，使水导轴承、径向轴承与大轴间产生油膜，如此才能转动，否则可能会发生机组烧瓦现象。

1 运行方式

机组液压泵站低位油箱由轴承低位油箱、漏油泵系统、低压油泵系统、高压油顶起系统组成。高压油顶起系统(外循环[2]过程)由高顶油泵、油滤过器、调压阀、水导、发导及管路法兰、安全阀、逆止阀、油泵动力电源、控制开关、油泵压力表、自动化元件等组成。为增加高压油顶起的安全系统采用两套独立的油压系统，一套供交流380V电动机运行之用，一套供直流220V电动机运行之用(电站厂用电失去交流电情况下使用)。高顶油泵正常运行方式有三种：自动运行、手动运行、切除，两台泵互为备用。

高顶油泵主要是保证机组开机和停机过程在低转速区时，机组轴瓦能够建立油膜而保护轴瓦，即在开机令给出直至机组转速上升至90%Ne，和停机令给出机组转速低于90%Ne直至机组全停的过程中启动投入。灯贯机组转速低，转动惯量小，机组启动和停机的过程短，转速变化快。高顶油泵距机组轴承较远，高顶油泵启动建压有一定的延时。应充分发挥高顶油泵系统的作用，提高机组运行可靠性。

上位机自动开机流程为：(开机→空转)→检查开机条件满足→开机令→退空气围带→拔调速环锁锭→退制动(风闸复归)→退机组加热器、除湿器→启动润滑油泵→开润滑油电动阀→高顶油泵启动(转速上升至90%Ne高顶油泵退出)→开机组冷却水电动阀→技术供水泵启动→调速器开机令→空转(空转→空载)→合灭磁开关→起励→空载(空载→发电)→投入同期装置→发电(出口断路器合位)→投入发电机空冷轴流风机→机组带负荷运行→开停机令复归。

上位机自动停机流程为：有功、无功减至最低限值→跳发电机断路器→空载→灭磁→空转→投入高顶油泵(转速下降至90%Ne时)→调速器停机令→导叶全关→投制动(转速降至25%Ne)→转速降至0%Ne高顶油泵退出→投空气围带→投调速环锁锭→关机组冷却水电动阀→停技术供水泵→关润滑油电动阀→停润滑油泵→停发电机空冷轴流风机→开停机令复归。

正常停机时在机组出口开关断开立即启动高顶油泵，10s内高压油顶起压力正常，至调速器停机，机组转速为0%Ne后高顶油泵，否则退出正常停机过程、退出高顶油泵，确保无高压油顶起不正常停机，提高机组安全系数；事故停机时不论任何情况立即(非90%Ne机组转速)启动高顶油泵，确保机组完全停止转动，转速为0%Ne退出高顶油泵。高顶油泵的及时投入，可以克服因灯贯机组从90%Ne至低转速区时间很短而产生的不利因素，特别对因润滑油中断引起的事故停机大有益处，能最大限度地避免机组轴承的损坏(见图1、图2)。

图1 高顶油泵系统

图2 液压泵站低位油箱

2 运行情况

2021年2月12日，1号机组1号高顶油泵[3]不能正常运行，导致220V直流系统和1号机组出现停机事故等一系列问题。

a.偶发性故障。1号机组开机[4]时1号高顶油泵启动正常，停机时偶尔会启动2号备用直流高顶油泵。1号机组2号备用直流高顶油泵启动后，24V直流系统[5]瞬间“失电”，如1号机组在开机时引起“轴承润滑油流量中断”，导致1号机组事故停机。2号备用直流高顶油泵电源取自220V蓄电池直流系统，2号备用直流高顶油泵启动电流大概是额定电流的6～8倍，备用直流高顶油泵频繁启动对220V蓄电池组冲击较大，造成部分蓄电池容量不够、电压偏低等现象。而24V直流系统电源取自220V蓄电池组，故出现瞬间“失电” 现象。1号机组2号备用直流高顶油泵启动后多次造成1号机事故停机。

b.1号机组高顶油泵不能正常运行。压力显控器故障，压力信号回路故障(已经建立起压力但是上位机无反馈信号)，泵壳进入空气，油位过低，造成偶发性抽不上油，泵体内部密封存在老化现象，电机没有启动；设计不合理(动力电源没有传输到电机)，造成泵体设计存在缺陷，油管法兰处存在渗油，管路有沙眼。

3 运行分析

3.1 压力显控器故障

1号机组停机状态时反复对1号交流高顶油泵进行启动试验，监视压力显控器压力指示、上位机压力反馈情况。通过现地对其进行监视，发现停机过程中在1号交流高顶油泵运行指示灯虽亮，而压力显控器无压力指示后才启动2号备用直流高顶油泵，压力指示正常。

3.2 高顶油泵电机没有启动

1号机组停机试验，监视1号高顶油泵的启动情况。在停机状态下反复启动油泵，第5次发现1号高顶油泵电机启动但没有建立起压力，通过听油泵的声音判断是空载状态。

3.3 泵进入了空气

拆卸1号机组1号高顶油泵连接泵的管路，检查确认油泵充满润滑油。再次启动高顶油泵，电机有转但还是不能建压。

3.4 泵体缺陷

对1号机组1号高顶油泵进行检查，油泵及管路未发现明显异常。更换新泵进一步检查测试，开机、停机状态下反复测试启动油泵是否能正常建立油压；检查1号机组1号高顶油泵齿轮泵时发现齿轮泵存在质量问题：齿轮泵转轴间隙大、齿轮泵内部零件磨损严重。

3.5 密封老化

由于设备长时间运行，在机械及化学作用下，泵体内部密封老化，寿命减少，存在对外漏油、渗油现象。

4 处 理

4.1 提交工作票

提交1号机组1号高顶油泵更换齿轮泵工作的机械工作票，切断高顶油泵系统有关电源，关闭有关管路阀门，并悬挂“禁止操作 有人工作”标志牌，办理工作票许可手续，准备工器具及需要更换的备品备件。

排空1号机组低位油箱的润滑油，拆卸1号交流高顶油泵，更换新齿轮泵，检查安装是否完好。为防止齿轮泵干摩擦，对齿轮泵注油至标准位置，进行启泵试验，检查压力是否合格，建压时间是否合格。向低位油箱加油，开机试验。检查1号机组1号高顶油泵运行情况：信号传输正常、电源正常投入、油泵运行状态良好；压力检查：油泵运行后短时间内(3s)建立起压力，高顶压力不小于5MPa。

直流蓄电池组充放电试验[6]不符合标准，对直流蓄电池进行整组更换。2号备用高顶油泵启动对蓄电池造成较大影响，更换成交流泵。厂用电消失时，采用220V直流系统逆变的形式单独对2号备用高顶油泵进行供电，并监视其运行情况，保证机组安全稳定运行。

机组正常运行时出现“高顶压力过低”故障信号。应查高顶油泵是否已停止，若未停，检查压力达不到额定值的原因，是否油泵出口压力表异常，检查并倒换高顶油泵滤过器，恢复压力；检查自动装置是否动作正常，高顶油泵是否启动，若未启动应手动启动高顶油泵，并检查高顶油泵电源或保护是否动作。

4.2 故障不及时处理可能产生的损失

一类机械事故停机延误1h的工期损失，为年发电量(2021年计划发电量7600万kW·h)/8520(2021年发电小时数)×发电单价×年发电次数(2021年单台发电平均次数239)=7600万kW·h/8520h×0.35元/(kW·h)×239次=74.62万元；频繁启动直流泵导致220V直流蓄电池组损坏的损失为12万元(108节蓄电池组报价)。

4.3 检查与试验

a.检查。高顶油泵运行选择开关正常应在1号或2号自动位置，如手动运行，在满足条件后应在停止位置。阀门位置正确无渗漏，管路法兰结合面严密无渗漏；安全阀、逆止阀动作可靠无异音，滤过器无堵塞；自动装置动作良好，高顶油泵在开停机过程中投退正常，油泵出口压力在正常范围之内；控制电源、交流动力电源正常，备用直流高顶油泵电源投入正常，开关接触良好。

b.试验。大轴盘车，投入1号及2号高顶油泵顶起大轴，启动高顶油泵后水导压力0.6MPa ，发导压力0.8MPa，安装百分表测量各部位摆度，各轴颈处的摆度应小于0.03mm、镜板的端面跳动量不应大于0.05mm、联轴法兰的摆度不应大于0.10mm、滑环处的摆度不应大于0.30mm，大轴盘车正常后则退出高顶油泵。机组出口开关在试验位置，启动高顶油泵至手动开机机组转速升至90%Ne，自动退出高顶油泵；手动停机，机组转速降至90%Ne时高顶油泵应能自动投入，机组转速为0%Ne自动退出高顶油泵。

5 结 语

通过留金坝电站1号机组高顶油泵的运行分析，对高顶油泵故障进行处理，处理后1号机组高顶油泵运行正常，年节约成本86.62万元。由于高顶油泵系统结构复杂，特别是偶发性故障问题较难分析查找，实际处理时，应该把握处理要点，做好处理前准备工作，制定安全防范措施。通过对1号机组高顶油泵在运行中出现的故障进行分析处理，提高了高顶油泵系统的稳定性及运行的可靠性，为类似设备故障的处理提供了可供参考、借鉴的经验，可将此处理方法运用到其他专业中去。