楊建林，朱昌鑫

(國家能源集團(tuán)大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

枕頭壩一級水電站位于四川省樂山市金口河區(qū)，為大渡河干流水電梯級規(guī)劃的第十九個梯級，上一級為深溪溝水電站，下一級為枕頭壩二級和沙坪水電站，2014年首臺機組發(fā)電。電站裝機4臺立軸半傘式的軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機發(fā)電機組，單機容量180 MW，總?cè)萘?20 MW，水輪機型號ZZ519.3-LH-875，額定轉(zhuǎn)速83.3 r/min。受油器作為水輪機的重要部件，水輪機受油器的主要作用是將調(diào)速器壓力油自固定油管引入轉(zhuǎn)動的操作油管，并通過操作油管將壓力油輸送至輪葉接力器，以實現(xiàn)輪葉開度的控制[1]。枕頭壩一級水電站4臺機組受油器自投運以來均存在不同程度的甩油現(xiàn)象，2號機組較為嚴(yán)重，造成油壓裝置油泵啟動頻繁，發(fā)電機頂罩內(nèi)油污現(xiàn)象嚴(yán)重，給機組安全穩(wěn)定運行造成了一定隱患。軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機甩油需要操作槳葉，漏油問題既普遍又很難根本性解決[2]。

1 受油器甩油原因分析

1.1 受油器基本結(jié)構(gòu)

枕頭壩一級水電站受油器基本結(jié)構(gòu)如圖1，由浮動瓦、套筒、受油器體、甩油盆等部件組成，浮動瓦、進(jìn)排油管路、受油器體為固定部件，套筒和操作油管為旋轉(zhuǎn)部分。浮動瓦上下設(shè)有O型密封圈，防止浮動瓦上下側(cè)滲油和開啟腔及關(guān)閉腔相互竄油。浮動瓦和套筒裝配間隙為0.12～0.15 mm，開啟腔和關(guān)閉腔的進(jìn)排油管路壓力油為6.3 MPa。

圖1 受油器基本結(jié)構(gòu)圖

1.2 甩油現(xiàn)象

枕頭壩一級水電站受油器甩油主要為壓力油從受油器下浮動瓦(圖1件8)和套筒間隙中流出，在操作油管的旋轉(zhuǎn)力作用下壓力油沿蓋板向外側(cè)流動，到達(dá)外側(cè)后在重力作用下流至甩油盆，甩油盆在旋轉(zhuǎn)力作用下將油甩至集油槽內(nèi)。在機組運行中觀察，四臺機組均存在不同程度的甩油，按照設(shè)計要求一定的甩油對浮動瓦的具有潤滑降溫作用，但2號機組甩油量明顯過大，造成油泵頻繁啟動。

1.3 原因分析

1)浮動瓦和套筒間隙過大。按照設(shè)計安裝要求，浮動瓦和套筒裝配雙邊間隙為0.12～0.15 mm，對分解后的下浮動瓦處套筒進(jìn)行測量，直徑d1為414.90 mm，測量下浮動瓦的內(nèi)徑為d2為415.08 mm，間隙d0=d2-d1=415.08-414.90=0.18 mm，實際測量間隙大于設(shè)計間隙最大值，且下浮動瓦表面有嚴(yán)重磨損痕跡。在機組運行過程中由于下浮動瓦和套筒間隙過大，壓力油沿浮動瓦向下流至甩油盆上，造成甩油現(xiàn)象嚴(yán)重[3]。

2)浮動瓦上下側(cè)密封圈老化。浮動瓦上下側(cè)的密封圈主要作用是將浮動瓦外側(cè)腔體壓力油與壓蓋和套筒間隙隔離，避免滲油。分解后檢查浮動瓦上下側(cè)密封圈嚴(yán)重老化變形，無壓縮量，由于浮動瓦上下側(cè)密封圈老化，造成浮動瓦上下密封失效，壓力油沿著浮動瓦外側(cè)腔體經(jīng)過壓蓋和套筒間隙滲出，造成滲油量較大。

3)設(shè)計結(jié)構(gòu)缺陷。從圖1中可以看出，甩油盆與受油器體底座和發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板連接縫高度一致，在甩油盆甩油時，由于旋轉(zhuǎn)力的作用下，油沿著甩油盆外側(cè)邊緣向四周呈傘裝落下，甩油盆直徑為1 165 mm，機組轉(zhuǎn)速為83.3 r/min，甩油盆至受油器體外側(cè)距離為650 mm。

v1=ndπ

(1)

由式(1)可以求出甩油盆外側(cè)線速度

v1=83.3×1.165×π=5.08 m/s

甩油盆至受油器體外側(cè)距離d1=650 mm，可以求出油滴到達(dá)受油器體的時間t

油滴在飛出的過程中下落的高度為h

(2)

當(dāng)甩油盆甩油過程中，油滴沿著甩油盆甩至受油器體底座與發(fā)電機頂罩蓋板連接處下側(cè)7 cm處，速度為較高，在蓋板壁上向四周濺射，由于連接縫中有環(huán)氧板，只有下側(cè)有密封，上側(cè)無密封，導(dǎo)致油從受油器體與發(fā)電機蓋板連接縫滲出，發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板油跡現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 甩油處理措施

2.1 更換浮動瓦和密封

由于原下浮動瓦磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致裝配間隙不符合要求，對下浮動瓦進(jìn)行更換材質(zhì)為ZG230-450+ZChSnSb11-6的新浮動瓦，配合間隙(雙邊)為0.13 mm，同時對浮動瓦上下密封圈進(jìn)行更換，更換后密封圈的密封效果良好，壓縮量符合設(shè)計要求。更換結(jié)束后經(jīng)機組試運行觀察受油器甩油現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)，運行3個月后觀察，甩油現(xiàn)象無明顯變化，說明浮動瓦和套筒配合間隙過大及密封老化是受油器甩油的主要原因。

2.2 加裝倒L型擋油板

甩油盆與受油器底座和發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板連接縫高度一致，導(dǎo)致連接縫存在滲油，在連接縫處加裝倒L型擋油板如圖2，擋油板上側(cè)焊接在受油器體底座內(nèi)側(cè)，焊接后在受油器體和擋油板之間涂抹一圈平面密封膠，避免油從擋油板上側(cè)流入受油器底座。擋油板設(shè)計高度為15 cm，甩油盆甩出的油打在擋油板上，從擋油板流入集油槽，避免了甩油盆直接將油珠甩在連接縫中導(dǎo)致的發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板油跡問題。經(jīng)加裝倒L型擋油板后試運行觀察擋油板擋油效果良好，發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板油跡現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。

圖2 倒L型擋油板示意圖

3 結(jié) 語

受油器主要是將壓力油從固定部分傳送至轉(zhuǎn)動部分，在運行過程中均不能避免滲油問題，適量甩油能對浮動瓦起到潤滑降溫作用，但是大量滲油的出現(xiàn)必然對機組的安全穩(wěn)定運行造成不利影響。因此在受油器出現(xiàn)大量甩油時，觀察受油器甩油現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)甩油具體位置及四周是否為均勻甩油，從而判斷是密封斷裂還是浮動瓦磨損問題。枕頭壩一級水電站受油器甩油問題更換浮動瓦及浮動瓦密封和在受油器底座及發(fā)電機頂罩內(nèi)蓋板加裝倒L型擋油圈后，甩油問題得到有效解決，根除了受油器甩油問題。