馬秋海，張義輝，王新剛，趙紅濤

（隴縣段家峽水電有限責任公司，陜西 隴縣 721200）

隴縣段家峽水電有限責任公司下屬的神泉水電站，是全國第二批電氣化試點縣隴縣電源工程的骨干項目，1992年動工，1995年投產(chǎn)運行。該電站總裝機2×1250kW，水輪機型號為JHLA244-WJ-71，是制造廠由三支點改為二支點技術更新后的第一批產(chǎn)品。由于設計制造的缺陷，兩臺機組運行中推力瓦溫度較高，在夏季，1號機組不能滿負荷投入運行，機組所帶負荷一旦超過300kW，推力軸承的溫度快速上升達65℃以上，直至燒瓦；2號機組出力超過1100kW時，軸承溫度快速上升到65℃左右，影響機組正常運行。

推力瓦溫度過高的主要原因是發(fā)電機軸承箱的油路不合理，軸承箱上層的熱油和經(jīng)過冷卻后的底層冷油無法充分交換造成油溫過高所致。另外，該電站還存在冬季油溫過低影響機組啟動的問題。為解決這兩個問題，我們設計了油路外循環(huán)系統(tǒng)進行技術改造。

1 系統(tǒng)結構及原理

所謂油路外循環(huán)系統(tǒng)，是將原配置與軸承箱內的冷卻器及循環(huán)油路移至軸承箱之外改造為外循環(huán)系統(tǒng)，使軸承箱內的熱油經(jīng)過外循環(huán)系統(tǒng)冷卻后，再用油泵輸入軸承箱內進行強制循環(huán)。該系統(tǒng)需要解決的問題是，軸承箱內的油量不變，即從軸承箱內流出的熱油量必須等于進入軸承箱內的冷卻油量，進油量大于出油量，會產(chǎn)生“溢油”現(xiàn)象，而進油量小于出油量會使軸承箱內的油量不能保持正常油位，甚至出現(xiàn)無油現(xiàn)象，造成燒瓦。為此，我們應用連通器原理自行設計制作了外循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

外循環(huán)冷卻的工作原理是，當軸承箱內的油溫超過52℃時，油泵啟動，將熱油吸入軸承箱外的冷卻器內進行冷卻，使油溫降低10℃左右再經(jīng)油泵加壓后送入軸承箱，冷油從上至下與熱油充分交換，使箱內油溫保持正常，從而維持軸承正常溫度，同時保證軸承的帶油量。該系統(tǒng)應用了連通器的工作原理，使軸承箱的出油量與進油量保持平衡。冷卻管用φ20紫銅管制成螺旋狀，使冷卻器內充滿冷卻水。在軸承箱兩邊的進出油管兩端，用一段PVC或PPR管作為外循環(huán)系統(tǒng)與水輪發(fā)電機組的絕緣（使該系統(tǒng)和發(fā)電機系統(tǒng)各成體系，互相不產(chǎn)生電氣干擾），也可以通過它觀察進出油管中的油量及油色。

外循環(huán)系統(tǒng)組成結構如圖1所示。

神泉水電站的兩臺水輪發(fā)電機組還有一個問題，當軸承箱內的油溫低于5℃時，機組不能啟動。神泉水電站是由隴縣段家峽水庫調節(jié)的梯級開發(fā)二級電站，電站位于千河風口上，每到冬季，只要機組停機在8小時以上，機房內溫度就會降到-5℃以下，最低可降至-18℃，油溫降至0℃左右。由于段家峽水庫是以灌溉為主，兼水力發(fā)電和養(yǎng)魚的綜合利用水庫，每年冬灌時，在長達40多天的時間里，水庫都是每天凌晨0時放水，下午2時停水。而神泉電站的開機時間正值凌晨2時左右，油溫一般都在5℃以下，為了保證機組正常運轉，每晚12時，需將軸承箱內的油放出，加熱后再注入，不但勞動強度大，而且也造成浪費。為了解決這一問題，在外循環(huán)系統(tǒng)進出水管兩邊分別加裝φ25球閘，在冷卻器內加裝500W熱水器，在冷卻器上加裝溫度計。冬季機組啟動前約40min，關閉冷卻器兩邊的球閘，使冷卻器內的水保持在90%左右時開啟熱水器，當水溫達到70℃左右時開啟油泵將軸承箱內的冷油吸入冷卻器經(jīng)加熱后再注入軸承箱內，當軸承溫度達到20℃左右時開始啟動機組。這樣，可以有效保證冬季水輪發(fā)電機組的安全啟動，同時降低冬季機組運行勞動強度。

2 系統(tǒng)主要設備

油路外循環(huán)系統(tǒng)的主要設備為：冷卻器、油泵、閥門、熱水器（熱得快）和配管。

冷卻器：長80～100cm，寬50～60cm，高30～40cm，用δ=6～10mm鋼板焊接，上蓋用間距80毫米的螺栓連接，中間用平板止水橡皮作為防漏墊。

油泵：選用DZB-25-370W型油泵，2臺，互為備用。

連接管：選用φ20鋼管作為連接管。

絕緣管：軸承箱進出口兩端用20～30cm長的PVC或PPR管作為絕緣管。

冷卻管：選用φ20紫銅管做成螺旋形冷卻管，用于冷卻油溫。

閥門：選用φ20球閘。

熱水器：選用FM-880型電熱水器，用于冬季提升油溫。

以上設備費用及加工費用共計資金2000余元。該系統(tǒng)投資小，無需對軸承箱進行改造，省時省力。

3 系統(tǒng)應用效果

采用外循環(huán)系統(tǒng)首先對神泉電站的1號機組進行了改造。在改造前，該機組最大出力達320kW時，推瓦軸承溫度升到65℃還不能穩(wěn)定，有繼續(xù)上升的趨勢，只有降低負荷運行，才能使推力瓦溫不超過65℃。1號機組改造后，在室溫38℃條件下，負荷達到1250kW時，推力瓦最高溫度為52℃，一般可保持在40～50℃。對2號機組也進行了同樣改造，可使該機組推力瓦溫度保持在48℃以下。此后又對段家峽水電站1號機組（630kW機組，導軸承無冷卻系統(tǒng)，運行溫度高達62℃左右）進行了改造，加裝外循環(huán)系統(tǒng)后，該機組的軸承溫度可保持在50℃左右。經(jīng)過長期運行，三臺機組的外循環(huán)系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，可靠性高，且維護費用低。

4 結語

本項目完成后，不但解決了神泉水電站發(fā)電機組推力瓦溫度過高影響機組正常運行的問題，而且解決了冬季油溫過低影響機組啟動的不利因素，獲得寶雞市2010年科技進步二等獎、農(nóng)業(yè)科技推廣二等獎。在農(nóng)村水電站管理中具有一定的推廣價值。