劉 武 超，　黃 開 壽

(中國水利水電第五工程局有限公司 機電制造安裝分局，四川 成都　610225)

公格爾水電站機組水導甩油原因分析及處理

劉 武 超，黃 開 壽

(中國水利水電第五工程局有限公司 機電制造安裝分局，四川 成都610225)

摘要：介紹了公格爾水電站2#機組在孤網(wǎng)運行后出現(xiàn)的水導甩油現(xiàn)象，經(jīng)業(yè)主、安德里茨廠家及安裝單位共同研究后，決定對2#機組水導甩油情況進行相應的分析和解決，所采取的措施可為其它水電站同類型甩油問題提供有效的幫助。

關鍵詞：公格爾水電站；水導；孤網(wǎng)運行；甩油處理

1概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)克州阿克陶縣境內(nèi)，是蓋孜河中游河段梯級電站中的第一級水電站，公格爾水電站3臺機組于2014年6月30日成功完成72 h試運行，正式投入商業(yè)運行。2014年12月，公格爾發(fā)電廠經(jīng)南疆電網(wǎng)指示做孤網(wǎng)運行試驗，2#機組參與了此次孤網(wǎng)運行試驗，運行時間為2 h。在孤網(wǎng)運行試驗期間，機組出現(xiàn)了嚴重的振蕩現(xiàn)象，監(jiān)控系統(tǒng)顯示：水導擺度及振動超標，水導瓦瓦溫上升。試驗結束后，2#機組正常運行72 h后，出現(xiàn)水導擺度增大、水導瓦瓦溫升高、水導油盆油位下降現(xiàn)象。

公格爾水電站共安裝3臺同型號的六噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機組，發(fā)電機型號為SF67-12/4450，水輪機型號為CJ(PV6)-L-205/6×16.6，電站總裝機容量為200 MW，單機額定功率為67 MW，年平均發(fā)電量為6.7億kW·h，額定電壓為10.5 kV，額定電流為4 093 A，額定功率因數(shù)為0.9(滯后)，額定水頭為607 m，額定轉速為500 r/min，飛逸轉速為935 r/min，水輪機制造者為佛山安德里茨技術有限公司。

水導軸承采用6塊瓦、巴氏合金瓦襯、稀油自循環(huán)潤滑軸承，其軸瓦材料為Q345C和巴氏合金，每塊瓦置于“U”型油槽內(nèi)，水導油盆為靜止圓形油盆，擋油圈插入水輪機大軸軸領內(nèi)，油冷卻器設置為外循環(huán)冷卻器，軸領內(nèi)設置8個直徑為10 mm的小孔，在“U”型油槽下部設置1根冷卻器進油管，上部設置1根冷卻器出油管，高溫油由小孔甩出，經(jīng)進油管進入外循環(huán)冷卻器冷卻后由出油管進入“U”型油槽，對水導瓦進行冷卻。

2水導甩油原因分析

2#機組在孤網(wǎng)運行試驗之前未出現(xiàn)油位下降及瓦溫升高現(xiàn)象，商業(yè)運行正常。經(jīng)了解，公格爾發(fā)電廠運行人員在經(jīng)南疆電網(wǎng)指示后未進行過相應的孤網(wǎng)運行試驗方案制定便進行了孤網(wǎng)運行試驗，時間長達2 h，在此期間，機組多次發(fā)生頻率、負荷大幅振蕩，其中頻率在48～52 Hz范圍內(nèi)大幅振蕩。孤網(wǎng)運行試驗后，2#機組出現(xiàn)了漏油現(xiàn)象，將水導油盆油位加至停機時最高油位140 mm，2#機連續(xù)運行10 d后，觀察其停機時的油位下降至95 mm，但甩油情況并未停止，只是甩油量有所下降，瓦溫隨之上升。筆者對其原因分析如下。

2.1孤網(wǎng)運行試驗

公格爾水電站水輪機為立軸單轉輪六噴嘴型式，配有微機調速器。經(jīng)查閱調速器說明書得知該調速器具有獨立的6套噴針電液控制系統(tǒng)和6套獨立的折向器開關量控制系統(tǒng)。該電站引水系統(tǒng)較長，額定水頭高，噴針采取的是緩慢關閉方式，關閉全程需30 s，即在轉輪和噴嘴之間安裝折向器，當機組出現(xiàn)頻率短時大波動或甩負荷時，利用折向器關閉或開啟保護機組安全。在噴針控制單元中，噴針接力器利用PID調節(jié)，以保證機組在出現(xiàn)頻率小波動時的正常調節(jié)；折向器則是當機組轉速大于整定值時快速關閉，小于整定值時快速開啟以保證機組出現(xiàn)頻率大波動時的正常調節(jié)，折向器的關閉時間為2 s。

孤網(wǎng)運行試驗中影響機組短時大幅振蕩即頻率大幅變化的主要原因是負荷突變，如果機組在額定運行情況下突然甩20%的負荷，隨之轉速上升，頻率上升，將導致折向器出現(xiàn)頻繁關閉和開啟現(xiàn)象，直至機組達到新的平衡點。但是每個折向器為獨立的開關量控制系統(tǒng)，此時就會出現(xiàn)每個折向器關閉及開啟時間的不一致；如果機組在輕載荷運行情況下，在孤網(wǎng)里突然有一臺大功率設備啟動將會給機組帶來出力的階躍；在長達2 h的孤網(wǎng)運行試驗中，機組功率的調節(jié)跟不上負荷的變化，但噴針開度調節(jié)緩慢，致使噴針開度頻繁調節(jié)，并且每個噴針為獨立電液控制系統(tǒng)，如果每個噴針的開度調節(jié)出現(xiàn)不統(tǒng)一，就會產(chǎn)生每個噴針的開度不一致。

在檢修過程中發(fā)現(xiàn)水導瓦間隙測量數(shù)據(jù)與安裝時測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差。廠家設計圖紙要求水導瓦單邊瓦間隙為0.35～0.4 mm，即安裝時6個水導瓦單邊瓦間隙數(shù)據(jù)均為0.37 mm，檢修時測量出6個水導瓦單邊間隙數(shù)據(jù)分別為0.37 mm，0.37 mm，0.36 mm，0.41 mm，0.41 mm，0.43 mm(圖1)，說明4#、5#、6#水導瓦單邊瓦間隙數(shù)據(jù)變大，水輪機大軸處于偏心狀態(tài)。孤網(wǎng)運行過程中，每個噴針開度不一致的情況出現(xiàn)對水輪機大軸旋轉將造成影響，導致水導瓦間隙變大，造成水輪機大軸出現(xiàn)偏心現(xiàn)象。在機組正常運行過程中，水導出現(xiàn)較大的振蕩及擺度增大，透平油經(jīng)擋油圈甩出是造成甩油的重要原因。

圖1　水導瓦單邊瓦間隙示意圖

2.2軸領內(nèi)腔出現(xiàn)負壓現(xiàn)象

在孤網(wǎng)運行試驗時，水導部位出現(xiàn)劇烈振蕩，透平油從擋油圈處甩出，使水導油盆內(nèi)部的油位下降，水導瓦瓦溫上升，油溫上升而形成油霧，油霧經(jīng)大軸補氣管進入呼吸器，造成呼吸器的空氣濾芯器堵塞。在機組正常運行時，由于水輪機軸的旋轉使軸領內(nèi)腔形成低壓，而此時呼吸器的空氣濾芯出現(xiàn)堵塞，不能對大軸進行補氣即產(chǎn)生負壓，使擋油圈處的油面上升，從而造成擋油圈的高度降低而出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。

2.3擋油圈高度

由于機組正常運行時軸領的高速旋轉及透平油的粘滯性，使整個油盆內(nèi)的油出現(xiàn)劇烈的紊流現(xiàn)象。為了防止透平油甩出，廠家設計停機時的水導油盆最大油位距擋油圈上口的高度為80 mm。但是，由于呼吸器的空氣濾芯堵塞造成軸領內(nèi)腔出現(xiàn)負壓現(xiàn)象，使擋油圈處的透平油油面上升，擋油圈的高度出現(xiàn)嚴重不夠的現(xiàn)象而導致甩油。

3水導甩油故障的處理

根據(jù)上述分析，項目部對2#機組水導甩油采取了下列辦法進行解決。

3.1調整水導瓦間隙

根據(jù)檢修時測量的水導瓦單邊間隙數(shù)據(jù)，對比廠家要求數(shù)據(jù)及初始安裝時的測量數(shù)據(jù)，在水導回裝時將6個水導瓦單邊瓦間隙均重新調整至0.37 mm，從而使水輪機大軸重新回到中心位置。2#機組正常運行時，水導部位的振蕩及擺度明顯降低，孤網(wǎng)運行試驗時對機組造成的水輪機大軸偏心問題得到了徹底解決。

3.2在呼吸器下部設置一個Z字形彎頭

根據(jù)呼吸器空氣濾芯堵塞情況，分析其是因油霧造成的。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，需在呼吸器下部使用焊接方法連接一個Z字形不銹鋼彎頭，油霧將在Z字形不銹鋼彎頭的中間平段形成油珠滑落，從而不會造成呼吸器空氣濾芯的堵塞，使軸領內(nèi)腔形成負壓的問題得到了徹底的解決。

3.3加高擋油圈高度

將擋油圈高度加高有以下兩種方法：(1)使用鐵片加高擋油圈需用焊接的方法連接；(2)耐油耐溫的橡膠需要使用495膠水連接?？紤]到此次檢修周期短，加高擋油圈高度能夠起到預防作用，而且耐油耐溫橡膠不會損傷到大軸，因此，經(jīng)業(yè)主、廠家決定采用耐油耐溫橡膠加高擋油圈

高度。在原廠家設計的停機時最大油位距擋油圈上口的高度為80 mm的基礎上加高了50 mm，使用495膠水粘膠的方法將擋油圈與橡膠連接。

4結語

水導甩油問題的解決，對蓋孜河流域的環(huán)保起到了良好作用，同時消除了透平油的浪費問題，為今后各電站同類型甩油問題的解決提供了有效的幫助。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV737;TV734;TV738

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0053-02

作者簡介:

劉武超(1989-)，男，安徽六安人，助理工程師，在讀碩士研究生，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

黃開壽(1981-)，男，四川廣元人，項目副經(jīng)理，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)