姚遠(yuǎn)

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 概述

該水電廠共裝有4臺同型號軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號為ZZA833-LH-640，額定水頭22.0 m，額定流量317.53 m3/s。發(fā)電機(jī)型號為SF62.5-56/10850，單機(jī)容量62.5 MW，總裝機(jī)250 MW。

2 出現(xiàn)的問題及危害

進(jìn)入主汛期后，機(jī)組進(jìn)入到24 h滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行人員在巡回檢查中發(fā)現(xiàn)尾水江面上有部分浮油，而其中1臺機(jī)組在額定出力情況下，槳葉手動(dòng)操作把手向槳葉開方向過度頻繁抽動(dòng)（約每秒鐘2次），同時(shí)發(fā)現(xiàn)操作油系統(tǒng)全部管路、壓油罐、回油箱等各部溫度過高，且交流伺服電機(jī)溫度過高。

由于槳葉的頻繁動(dòng)作，產(chǎn)生一系列不良后果：液壓系統(tǒng)壓力油大量消耗，導(dǎo)致主壓油罐壓力和油位迅速下降，引起壓油泵頻繁啟動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充，壓力油在管路中的頻繁流動(dòng)造成油溫迅速升高（發(fā)現(xiàn)時(shí)油罐外殼溫度已高達(dá)53℃），對透平油油質(zhì)和油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅，同時(shí)調(diào)速器頻繁動(dòng)作引起伺服電機(jī)頻繁動(dòng)作，造成其溫度急劇升高。油溫的升高造成各部橡膠密封溫度升高，影響密封壽命，而油質(zhì)粘度下降，潤滑作用降低，各部靠壓力油潤滑的機(jī)械操作系統(tǒng)摩擦加劇，影響其使用壽命，對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成重大威脅。

3 問題分析

3.1 調(diào)速器部分

該廠調(diào)速器均為交流伺服電機(jī)—電液隨動(dòng)系統(tǒng)，采用自復(fù)中直線位移轉(zhuǎn)換器—引導(dǎo)閥—主配壓閥結(jié)構(gòu)，型號為DFWST-150-6.3-STARS，操作油為L-TSA-46號透平油，工作油壓6.3MPa。

對于軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，較一般混流式機(jī)組多出一套槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)，對應(yīng)為雙調(diào)節(jié)調(diào)速系統(tǒng)。電動(dòng)復(fù)中式微機(jī)槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)與導(dǎo)葉調(diào)速系統(tǒng)原理基本相同，區(qū)別主要在于導(dǎo)葉調(diào)速系統(tǒng)將壓力油經(jīng)靜止油管路送至導(dǎo)葉接力器開關(guān)腔，而槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)需將壓力油從靜止油管路送至在中空主軸內(nèi)部，與主軸同步旋轉(zhuǎn)且隨槳葉接力器動(dòng)作而上下浮動(dòng)的操作油管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)這一從靜止油管到旋轉(zhuǎn)且浮動(dòng)油管連通的設(shè)備即受油器，而受油器的核心則是上、中、下三層軸瓦，一般為浮動(dòng)的，也有固定的。它們一方面要嚴(yán)密密封有壓油管與外部無壓部分，另一方面還要承擔(dān)導(dǎo)軸任務(wù)，平衡油管徑向不平衡力，使之在設(shè)計(jì)間隙內(nèi)旋轉(zhuǎn)。槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)一般包括主壓油罐、槳葉隨動(dòng)器、外部靜止操作油管路、受油器、主軸內(nèi)部內(nèi)外操作油管、槳葉接力器、槳葉操作機(jī)構(gòu)、泵及集油箱等部分。

3.2 直接原因

通過對機(jī)組的分解發(fā)現(xiàn)受油器上、中、下三層浮動(dòng)瓦端面密封和徑向密封均有不同程度損壞，對應(yīng)操作油管密封處有嚴(yán)重磨刮現(xiàn)象，表面極不光滑，致使上、下油缸及與濺油盆都有竄腔，上、下腔保壓功能減低。浮動(dòng)瓦與槽的配合面有刮痕和毛刺，造成端面密封失效嚴(yán)重。軸瓦徑向密封損壞，瓦和操作油管配合面有不同程度燒損，并發(fā)現(xiàn)操作油管橢圓度明顯。同時(shí)，在分解水輪機(jī)大軸和轉(zhuǎn)輪連接后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪體與機(jī)組大軸連接部分的角密封損壞，導(dǎo)致槳葉開側(cè)腔無法正常保持壓力，直接造成槳葉開度無法保持穩(wěn)定，頻繁動(dòng)作。槳葉頻繁抽動(dòng)的原因就此水落石出。

4 問題處理

鑒于分解后的原因分析，在與廠家溝通協(xié)商后，采取以下改造措施：

1）浮動(dòng)瓦與瓦槽上端間隙由原來的0.06～0.1 mm，調(diào)整為0.20～0.25 mm，實(shí)際為降低浮動(dòng)瓦高度，此時(shí)可在安裝后通過手動(dòng)能移動(dòng)瓦檢驗(yàn)是否存在間隙。

2）軸瓦徑向密封增加3道減壓槽，在不降低原徑向端面密封基礎(chǔ)上，減小可能的兩腔之間竄油或與外部無壓部分竄油。

3）浮動(dòng)瓦上端面和下端面各加設(shè)一道槽型密封，內(nèi)設(shè)盤根條，具有極微小壓縮量，用以加強(qiáng)端面密封。

4）操作油管厚度由3 mm增加為4 mm，以降低在瞬間沖擊時(shí)油管塑性變形可能。

5）在接力器上蓋板螺栓內(nèi)側(cè)車一道盤根槽，設(shè)膠條密封。

6）接力器活塞桿中間法蘭上邊車一圈倒角，以避免安裝時(shí)損壞外部密封圈。

7）轉(zhuǎn)輪體運(yùn)回生產(chǎn)廠家，對轉(zhuǎn)輪體與大軸配合的角密封進(jìn)行重新加工。

8）機(jī)組回裝后，盤車調(diào)整操作油管軸線、軸位，減小運(yùn)行中軸對瓦的不平衡作用力。

在實(shí)行了上述技術(shù)改造后，槳葉抽動(dòng)現(xiàn)象完全消除，開關(guān)腔油壓保持良好，在各運(yùn)行工況下均能保持槳葉開度，運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié)論

對軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，其槳葉位置本身無自鎖裝置，需通過開關(guān)腔壓力保持功能抵消一部分由水推力、各構(gòu)件自重等造成地不平衡力。且一般槳葉所受外力合力方向?yàn)轵?qū)使槳葉關(guān)閉，因此槳葉往開側(cè)抽動(dòng)現(xiàn)象，多為開側(cè)腔向無壓管路竄油的結(jié)果。故對槳葉隨動(dòng)系統(tǒng)密封必須全面嚴(yán)格控制，確保密封可靠，槳葉穩(wěn)定，以達(dá)到使機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的目的。