孫 偉

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

湖北清江水布埡電廠是清江流域開發(fā)的龍頭電站，位于湖北省恩施土家族自治州巴東縣水布埡鎮(zhèn)，總裝機(jī)容量1 860 MW，地下廠房安裝4臺(tái)單機(jī)460 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，最大水頭203 m，額定水頭170 m，具有多年調(diào)節(jié)能力，在華中電網(wǎng)中作為骨干調(diào)峰調(diào)壓調(diào)頻電廠。且由于地理位置獨(dú)特電廠機(jī)組還是電網(wǎng)系統(tǒng)重要的事故備用機(jī)組和國調(diào)的緊急調(diào)度設(shè)備。

2007年7月，水布埡電廠首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。2008年8月，四臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。電廠發(fā)電機(jī)(型號(hào)SF460-40/11900)由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司總承包，其中1、2號(hào)機(jī)組由東電生產(chǎn)制造，3、4號(hào)機(jī)組由哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)制造。機(jī)組最大持續(xù)運(yùn)行功率為460 MW、額定電壓為20 kV，額定功率下定子電流為14 755 A。機(jī)組采用立軸半傘式結(jié)構(gòu)，推力軸承位于轉(zhuǎn)子下部的下機(jī)架上，下導(dǎo)軸承位于下機(jī)架中心體內(nèi)，推力與下導(dǎo)軸承各用一個(gè)油槽。機(jī)組軸系由發(fā)電機(jī)上端軸、轉(zhuǎn)子支架中心體、發(fā)電機(jī)主軸和水輪機(jī)軸組成，并由發(fā)電機(jī)上、下導(dǎo)軸承和水輪機(jī)水導(dǎo)軸承支撐。

1 水布埡電廠機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)

一般而言，水電廠機(jī)組設(shè)計(jì)壽命一般為30-40年，依據(jù)是電氣絕緣老化和金屬結(jié)構(gòu)部件劣化規(guī)律的一般經(jīng)驗(yàn)[1]，至少要運(yùn)行40年左右方可進(jìn)行發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子改造換型等方面的重大改造工作，以解決絕緣老化和受力部件的疲勞帶來的各種問題[2]。而截止至2018年12月，水布埡電廠機(jī)組運(yùn)行了近12年，在這12年里，作為華中電網(wǎng)的骨干主力調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓電廠，年均啟停頻繁(每年啟停次數(shù)都在1 000次以上)。從歷年運(yùn)行分析可見，機(jī)組出力主要為華中電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓使用，帶大負(fù)荷的時(shí)間比例較少，總體上日負(fù)荷變化劇烈，穿越振動(dòng)區(qū)次數(shù)相當(dāng)多且總出力很小[3]。

統(tǒng)計(jì)全廠4臺(tái)機(jī)2008年-2014年的數(shù)據(jù)可得，4臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)間比例超過56%，在推薦運(yùn)行區(qū)運(yùn)行的時(shí)間僅占16%，其余28%的時(shí)間都運(yùn)行在振動(dòng)區(qū)(包含限制運(yùn)行區(qū)與禁止運(yùn)行區(qū))。機(jī)組在40～150 MW的運(yùn)行區(qū)間轉(zhuǎn)動(dòng)的總時(shí)間占了40%～49%(每臺(tái)機(jī)每年的運(yùn)行時(shí)間都在1 500 h以上)，這個(gè)比例對單機(jī)460 MW的機(jī)組來說太大了。結(jié)合電廠的奧技藝PSTA機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)累積的歷年數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組在20～40 MW和250～300 MW的運(yùn)行區(qū)間振動(dòng)、擺度很多重要穩(wěn)定性指標(biāo)值都嚴(yán)重超標(biāo)[3]。

水布埡工程由于處在水電工程史上的特殊歷史階段，國內(nèi)兩大廠家(東電、哈電)正開始吸收國外先進(jìn)的大機(jī)組技術(shù)，其機(jī)組容量正好處于300～700 MW的重要過渡中間階段，其設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝、試驗(yàn)的各個(gè)階段應(yīng)用了大量的新材料、新工藝、新技術(shù)，可以在一定程度上說是存在一定先天不足的。在當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、試驗(yàn)條件下，廠家對細(xì)節(jié)理解不到位、在生產(chǎn)質(zhì)量上有疏漏在設(shè)備國產(chǎn)化的道路上是不可完全避免的，唯有總結(jié)制造生產(chǎn)、裝配、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過后續(xù)機(jī)組加強(qiáng)質(zhì)量控制來改造前期機(jī)組發(fā)生的問題。

總體來說，設(shè)備的先天不足，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的惡劣條件，創(chuàng)新者“吃螃蟹”的代價(jià)和國企的進(jìn)取與擔(dān)當(dāng)?shù)确N種因素，導(dǎo)致水布埡水電廠的發(fā)電機(jī)組在近12年的時(shí)間內(nèi)積累起來了一系列的問題和重大隱患。雖然按照設(shè)備全生命周期的規(guī)律，機(jī)組應(yīng)該“正當(dāng)壯年”，但現(xiàn)實(shí)中機(jī)組的特性表現(xiàn)和一系列缺陷都在提醒著，設(shè)備改造已經(jīng)刻不容緩。

2 發(fā)電機(jī)運(yùn)行檢修中發(fā)現(xiàn)的問題

2.1 發(fā)電機(jī)定子線棒端部存在電暈

2016年上半年2月開始，發(fā)現(xiàn)4臺(tái)發(fā)電機(jī)定子線棒端部與擋風(fēng)圈環(huán)氧防護(hù)板間有多處放電痕跡，在放電部位有黃色油泥狀固體及白色固體粉末狀物質(zhì)。如圖1、圖2、圖3所示。電廠在隨后的檢修中也采取了清理環(huán)氧護(hù)板處油泥、清理白色物質(zhì)，并用滌綸氈塞實(shí)等措施，但未消除發(fā)生原因。其電暈放電缺陷統(tǒng)計(jì)見表1。

圖1 黃色油泥狀固體

圖2 白色粉末狀固體

圖3 線棒層間白色粉末狀固體

2.2 定子鐵心階梯片松動(dòng)、斷齒受損及其他

2016年冬修開始的檢修期間，電廠發(fā)現(xiàn)4臺(tái)發(fā)電機(jī)定子鐵心齒部階梯片不同程度松動(dòng)、斷齒(如圖4所示)，共導(dǎo)致12根線棒主絕緣損壞(如圖5所示)。4臺(tái)發(fā)電機(jī)鐵心齒部階梯片松動(dòng)及線棒絕緣受損情況統(tǒng)計(jì)見表2。

2017年檢修期間，電廠再次發(fā)現(xiàn)四臺(tái)發(fā)電機(jī)定子鐵心松動(dòng)。2018年3月，在4號(hào)機(jī)組檢修1個(gè)月后，定子鐵心又出現(xiàn)再次松動(dòng)和新增松動(dòng)情況，見表3。

同時(shí)，水布埡電廠還發(fā)現(xiàn)1號(hào)發(fā)電機(jī)最下部通風(fēng)槽片上部的部分扇形片松動(dòng)，松動(dòng)區(qū)域如圖6方框所示。

表1 四臺(tái)機(jī)組定子線棒電暈放電缺陷統(tǒng)計(jì)表

結(jié)論：發(fā)生電暈的部位4F最多，2F次之；黃色油泥狀固體在4臺(tái)機(jī)組定子下端部均比較多。

圖4 鐵心齒部松動(dòng)、斷齒及電腐蝕

定子鐵心穿心螺桿絕緣套管結(jié)合方式不科學(xué)，每根定子鐵心的穿心螺桿上套有三節(jié)絕緣套管，兩端平齊、對接導(dǎo)致運(yùn)行過程中發(fā)生錯(cuò)位出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致灰塵、水汽、油霧等易進(jìn)入穿心螺桿，長期存在則可能導(dǎo)致螺桿接地，容易引起穿心螺桿及鐵心燒損。

圖5 定子線棒絕緣受損

機(jī)組號(hào)線棒絕緣受損(根)鐵心齒部階梯片松動(dòng)(處)1F02532F11633F8634F2151

表3 2017-2018檢修期間1、2、3、4號(hào)發(fā)電機(jī)定子鐵心階梯片再松動(dòng)統(tǒng)計(jì)

圖6 1號(hào)發(fā)電機(jī)最下部通風(fēng)槽片附近扇形片松動(dòng)

2.3 發(fā)電機(jī)磁極存在缺陷

水布埡發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分磁極鐵心與線圈之間存在著較大間隙(如圖7)，油污易進(jìn)入。2017年冬季檢修期間，電廠對#2發(fā)電機(jī)的一個(gè)磁極解體檢查發(fā)現(xiàn)磁極內(nèi)側(cè)未刷絕緣漆的安裝隱患，若油污在絕緣玻布板與線圈間累積，可能引起機(jī)組發(fā)生匝間短路。同時(shí)，發(fā)電機(jī)部分磁極絕緣托板與線圈間粘接層出現(xiàn)脫落現(xiàn)象(如圖8)。

圖7 磁極鐵心與線圈之間的間隙

圖8 絕緣托板與線圈間的粘接層脫落

2.4 發(fā)電機(jī)推力軸承部分問題

1)油槽甩油嚴(yán)重。機(jī)組投運(yùn)以來一直存在油霧溢出問題，推力油槽甩油以#3機(jī)組最為嚴(yán)重。多年間經(jīng)多次、不同廠家對推力蓋板進(jìn)行改造處理仍無法解決水布埡電廠推力軸承油盆甩油嚴(yán)重的問題，造成發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣，形成的油垢對發(fā)電機(jī)定子鐵心、線棒絕緣及散熱構(gòu)成潛在危險(xiǎn)。

2)推力油槽鏡板泵循環(huán)效率低。推力油槽采用鏡板泵密封自循環(huán)的方式進(jìn)行油冷卻，屬于外循環(huán)系統(tǒng)。機(jī)組投產(chǎn)時(shí)安裝規(guī)范要求密封板內(nèi)圓和鏡板外圓之間無間隙，現(xiàn)由于鏡板泵密封間隙變大，且已無調(diào)整余量，導(dǎo)致其循環(huán)效率低，冷卻能力不足，推力瓦溫普遍偏高且溫升不均勻。

3)推力瓦向內(nèi)側(cè)位移。2號(hào)機(jī)組2017年B級檢修期間，現(xiàn)場拆解推力軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)彈簧束支撐結(jié)構(gòu)推力軸承20塊推力瓦中有15塊推力瓦連帶托瓦徑向朝內(nèi)側(cè)位移，其中位移量較大的推力瓦與托瓦同步朝內(nèi)側(cè)位移，造成托瓦發(fā)卡，位移較大與較小的之間相差達(dá)4 mm。其它3臺(tái)機(jī)組也存在類似問題。

2.5 發(fā)電機(jī)下導(dǎo)油槽甩油

4臺(tái)機(jī)組下導(dǎo)油槽內(nèi)檔經(jīng)過多次改造，仍存在不同程度的甩油。下導(dǎo)油槽內(nèi)擋油管下側(cè)設(shè)置有接油槽，甩出的油經(jīng)接油槽的輸油管道排出，4臺(tái)機(jī)組中1、3號(hào)機(jī)組約7 d甩出1桶油(12 L)，2、4號(hào)機(jī)組約15 d甩出1桶油(12 L)。

2.6 其他問題

發(fā)電機(jī)還有其他一些無法通過檢修解決的“痼疾”，可綜合考慮在此次改造中一并考慮解決。

1)高壓油頂起裝置齒輪泵出口滲油問題。高壓油頂起裝置的齒輪油泵運(yùn)行時(shí)振動(dòng)對管路影響較嚴(yán)重，容易滲油，且該套裝置布置與機(jī)組下風(fēng)洞的機(jī)架支臂附近，空間受限，清掃、維護(hù)、檢修不方便。

2)轉(zhuǎn)子支架上環(huán)板變形。轉(zhuǎn)子支架在運(yùn)行過程中承受離心力、切向扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、熱打鍵應(yīng)力和自身重力，其傳遞切向扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的部位為上下環(huán)板。由于上環(huán)板和支臂比較薄，剛度較弱，為了防止上環(huán)板翹曲變形，需要加強(qiáng)處理。

3)轉(zhuǎn)子擋風(fēng)板問題。擋風(fēng)板位于風(fēng)洞狹小空間內(nèi)，為5 mm厚的不銹鋼材料結(jié)構(gòu)，單件凈重31 kg，其一端固定在磁軛上，采用拉緊螺桿把緊，另一端把合在磁極極靴上，主要問題是太重，非常不利于檢修。

4)空冷器滲水且強(qiáng)度偏弱?？諝饫鋮s器的支撐結(jié)構(gòu)較弱，檢修時(shí)吊裝冷卻器容易變形，導(dǎo)致冷卻水管脹管處漏水。

5)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不方便檢修。發(fā)電機(jī)檢修中需要拆除中性點(diǎn)的連接銅排，因銅排較重且位于定子機(jī)座外側(cè)的狹小空間內(nèi)，銅排下方無安全防護(hù)裝置，檢修不便且有安全隱患。

6)制動(dòng)除塵裝置問題。發(fā)電機(jī)下風(fēng)洞內(nèi)共有16個(gè)制動(dòng)器及8個(gè)集塵裝置，兩個(gè)制動(dòng)器共用一個(gè)集塵裝置，其均安裝在制動(dòng)器支架上，制動(dòng)器工作時(shí)，集塵裝置通過底部的吸塵管路吸走粉塵。因制動(dòng)器工作時(shí)候無法鎖定位置保證頂起，且吸塵罩空間過大吸塵效果不理想，制動(dòng)器工作時(shí)接頭漏氣時(shí)無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，竄氣現(xiàn)象消除起來困難，極大影響機(jī)組停機(jī)制動(dòng)效果。

3 發(fā)電機(jī)改造的探討

針對上面發(fā)電機(jī)發(fā)生的一系列問題，電廠平日對設(shè)備在維護(hù)、檢修中能應(yīng)急處理的都做了最大限度的維護(hù)修復(fù)，對于因設(shè)計(jì)、制造、安裝中造成的根源性的隱患、缺陷等不可逆、不好根治的問題，唯有在電廠每年的春修和冬修中，通過拔出磁極等方式，反復(fù)檢查確認(rèn)機(jī)組隱患發(fā)展的程度，保證這些問題的發(fā)展可控在控，并定期出檢查分析報(bào)告，保證機(jī)組的整體安全運(yùn)行。

但是為了應(yīng)對隨時(shí)可能出現(xiàn)重大問題的發(fā)電機(jī)組，電廠上下全體九十幾名員工緊緊圍繞著機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行這一核心工作，充分發(fā)揮奉獻(xiàn)和擔(dān)當(dāng)精神，默默付出的同時(shí)，機(jī)組改造已確實(shí)不能再拖。

3.1 發(fā)電機(jī)改造的總體思路

電廠遂于2018年下半年開始著手推進(jìn)發(fā)電機(jī)組的改造，針對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和暴露出的問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為保障水布埡電廠發(fā)電機(jī)的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)出一份成熟、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、省時(shí)的一攬子解決方案?？傮w上要求改造方案應(yīng)充分考慮電廠機(jī)組啟停頻繁，并長時(shí)間處于進(jìn)相、小負(fù)荷運(yùn)行的運(yùn)行方式，滿足發(fā)電機(jī)每日啟停并帶負(fù)荷4次、一年內(nèi)啟停不少于1 500次的要求；并兼容電廠1、2號(hào)機(jī)組與3、4號(hào)機(jī)組的差異。

改造工作集中于發(fā)電機(jī)定子上，僅更換全部定子零部件，轉(zhuǎn)子僅對部分輔助部件進(jìn)行改造，故可能出現(xiàn)同一臺(tái)機(jī)組，不同廠家定、轉(zhuǎn)子共用的情況。要求發(fā)電機(jī)雖然為兩個(gè)廠家制造，但兩個(gè)廠家共用一套電磁方案以及圖紙，故定、轉(zhuǎn)子間的主要接口完全一致：如定子鐵心內(nèi)徑、轉(zhuǎn)子磁極外徑；定子鐵心高度、轉(zhuǎn)子磁極長度等，在安裝上不應(yīng)出現(xiàn)匹配問題；因兩型機(jī)組電磁方案、設(shè)計(jì)參數(shù)完全一致，要求不同廠家定、轉(zhuǎn)子共用也不會(huì)對機(jī)組運(yùn)行造成影響。要求改造后的定子要與未改造的轉(zhuǎn)子相匹配，發(fā)電機(jī)磁路不得發(fā)生改變，改造后的發(fā)電機(jī)在正常工況下其振動(dòng)、擺度、噪聲、溫度要在國標(biāo)的優(yōu)良范圍內(nèi)，總體技術(shù)要求不得低于原發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)。

安裝上可以采用首臺(tái)改造機(jī)組使用全新的定子基座、定子鐵心、定子裝配零件、線棒等的方式，后續(xù)機(jī)組選擇采用前臺(tái)機(jī)組能修復(fù)的零配件安裝。

3.2 發(fā)電機(jī)系列問題的解決方案

3.2.1 定子線棒端部電暈改造

2016年檢修中發(fā)現(xiàn)該情況后，即在隨后處理的時(shí)候清理了環(huán)氧防護(hù)板處的油泥及白色物質(zhì)，并用滌綸氈塞實(shí)，以減少油泥等異物的堆積。但定子線棒產(chǎn)生電暈原因較多，主要的有線棒本身絕緣及防暈結(jié)構(gòu)對電暈的影響(內(nèi)部因素)，定子繞組接線對電暈的影響(外部因素)以及安裝過程中，因工期緊張、人員不足等原因，水布埡機(jī)組定子繞組端部個(gè)別位置存在打磨不光滑、綁繩和滌綸氈存在局部尖角毛刺和間隙的現(xiàn)象，也會(huì)造成電暈。

首先可以采用新技術(shù)新材料以提升線棒本身的絕緣水平和防暈?zāi)芰?，近年來無論是東電還是哈電，針對線棒的防電暈技術(shù)、絕緣材料、防暈材料的進(jìn)步，以及在國內(nèi)大水電機(jī)組和高電壓等級機(jī)組上的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，用這些技術(shù)來反饋應(yīng)用到水布埡46萬的機(jī)組上是成熟可靠的。其次優(yōu)化定子繞組接線。由分析可知，水布埡發(fā)電機(jī)的定子繞組接線方式導(dǎo)致其異相間最大點(diǎn)位高于其他同類型機(jī)組15%～24%，這大大增強(qiáng)了繞組端部相間線棒之間的電場強(qiáng)度。故調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計(jì)定子繞組接線是解決電暈隱患的必選項(xiàng)。通過計(jì)算，如將定子繞組接線方式W相主引線側(cè)引出位置由原來的第45槽、第141槽、第213槽、第309槽、第405槽調(diào)整為第93槽、第189槽、第261槽、第357槽、第453槽，則相應(yīng)的引出線異相電壓差可有93.8%降至81.9%，使得這一數(shù)據(jù)恢復(fù)到國內(nèi)主流機(jī)組的水平上(如三峽左右岸、向家壩電廠)。

且為了節(jié)約成本，除了改造第一臺(tái)機(jī)使用全新的定子線棒，其他三臺(tái)機(jī)可使用前臺(tái)機(jī)拆機(jī)的線棒重新修復(fù)后再次使用。

3.2.2 定子鐵心階梯片松動(dòng)、斷齒受損及其他定子問題的解決方案

對于定子鐵心階梯片松動(dòng)、斷齒受損的問題，可以采用階梯片工廠整體粘結(jié)，保證粘結(jié)質(zhì)量，提高鐵心端部的整體性，定子端部扇形片軛部改為閉口鴿尾槽，提高鴿尾槽限位能力。同時(shí)保持定子鐵心首末段沖片的整體性，改善鐵心安裝時(shí)的工藝，減小齒壓片與定子扇形片間的摩擦力；將定子齒壓板改為雙壓指結(jié)構(gòu)，齒壓板平面度更好，鐵心齒部所受壓力更加均勻。采取上述措施后，可有效消除定子鐵心端部扇形片竄出風(fēng)險(xiǎn)和鐵心齒部松動(dòng)、斷齒，防止由此引起的定子線棒絕緣受損、繞組接地等事故的發(fā)生。

針對定子鐵心穿心螺桿的絕緣套管問題，可對絕緣套管結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在套管兩端導(dǎo)30度角(如圖9所示)，套管安裝時(shí)兩端接頭分別插入其他套管接頭，可有效防止機(jī)組振動(dòng)造成接頭錯(cuò)位、產(chǎn)生間隙等，不會(huì)發(fā)生進(jìn)入灰塵、水汽、油霧等情況，保證機(jī)組安全運(yùn)行，防止穿心螺桿接地現(xiàn)象的發(fā)生。

圖9 絕緣套管安裝示意圖

3.2.3 發(fā)電機(jī)磁極存在缺陷的解決方案

水布埡磁極為常規(guī)結(jié)構(gòu)，磁極鐵心采用薄鋼板疊裝而成。磁極線圈采用銅排銀焊，在匝間墊有絕緣，最后熱壓成型。從結(jié)構(gòu)上分析，原磁極結(jié)構(gòu)磁極線圈的固定采用的是在磁極T尾上把合角鋼。如圖10所示。

圖10 磁極線圈固定圖

由于角鋼剛度較弱，磁極線圈在運(yùn)行過程中受熱膨脹，所以容易在角鋼和線圈間形成間隙。由于線圈上的絕緣托板和線圈銅線的受熱膨脹不同，間隙就反映到絕緣托板和線圈銅線之間，如果絕緣托板和線圈銅線之間曾經(jīng)墊過絕緣物質(zhì)，就可能掉落。由于線圈磁軛側(cè)沒有任何防護(hù)，導(dǎo)致裂紋很明顯。目前要解決此問題需將磁極線圈牢固的固定到磁極鐵心上，用來限制磁極線圈的徑向膨脹，從而不出現(xiàn)線圈和絕緣托板的間隙，可通過增加鐵托板解決。如圖11所示。

鐵托板為6～10 mm的Q345鋼板，通過與線圈壓緊，焊接到磁極鐵心上。因?yàn)殍F托板為整圈結(jié)構(gòu)，又焊接到磁極鐵心上，剛度較大，可保證線圈充分壓緊。另外，焊接鐵托板后，磁極線圈和鐵心間的間隙用膠填滿，不會(huì)存在裂紋。磁極線圈內(nèi)部絕緣層均為F級絕緣材料，即使掉落也不會(huì)對機(jī)組產(chǎn)生大的影響。為保證絕緣層不掉落，施工安裝中必須嚴(yán)格保證絕緣層牢固的粘接到線圈上，并嚴(yán)格遵守工藝要求完全固化。

圖11 增加鐵托板圖

3.2.4 發(fā)電機(jī)推力軸承的解決方案

1)推力軸承甩油。水布埡四臺(tái)機(jī)轉(zhuǎn)速150 r/min，鏡板外徑線速度31.4 m/s，作為高線速度機(jī)組本容易出現(xiàn)油霧溢出，雖然各臺(tái)機(jī)甩油情況程度不同，但油槽結(jié)構(gòu)一致，油飛濺、逸出通道基本一致。機(jī)組的擋油管形位公差較差，圓度較差、與軸安裝的不同心等都是造成推力油槽液面波動(dòng)加劇，進(jìn)而造成內(nèi)甩;推力頭鏡板同軸度偏差達(dá)5 mm，機(jī)組運(yùn)行過程中，偏心泵效應(yīng)明顯，油槽內(nèi)油面波動(dòng)劇烈，油霧及飛濺的潤滑油容易溢出從而導(dǎo)致甩油嚴(yán)重。

可通過重新加工制造擋油管，徹底解決原擋油管結(jié)構(gòu)缺陷，新制作的擋油管圓度提高后并在安裝時(shí)保證其與轉(zhuǎn)動(dòng)部件的同心度，可有效解決內(nèi)甩問題；油擋下方增加內(nèi)軸承蓋，內(nèi)軸承蓋內(nèi)徑與推力頭接觸部位增加封油板，油擋下方推力頭外圓增加阻油槽；另外集油槽上部增加一層阻油板，增加阻油板可有效穩(wěn)定油面，減小因鏡板旋轉(zhuǎn)造成的油面攪動(dòng)；封油板、內(nèi)軸承蓋的設(shè)置可極大減少油霧外溢的可能性，增加阻油槽可解決飛濺的油霧沿軸爬升至油擋密封齒外部。

2)推力油槽鏡板泵效率低。推力集油槽采用隨動(dòng)接觸式密封，密封條為錫青銅材質(zhì)，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，密封板磨損后間隙加大，造成泵效率降低，進(jìn)而造成瓦溫差加大?？筛鼡Q鏡板泵為外加泵外循環(huán)結(jié)構(gòu)，在推力外循環(huán)管路上加裝外循環(huán)油泵，維持外循環(huán)潤滑油的循環(huán)動(dòng)力，8個(gè)冷卻器加裝16臺(tái)油泵，每臺(tái)冷卻器對應(yīng)兩臺(tái)油泵，一主一備。增加瓦間的噴油管，保證油冷卻器出來的冷油排在推力瓦區(qū)域。

同時(shí)可以通過更換集油槽，密封采用梳齒密封或其他新型密封。梳齒密封與鏡板間隙0.3～0.4 mm以保證封油效果，進(jìn)而保證潤滑油量及潤滑效果。

3)推力瓦位移問題。推力瓦內(nèi)徑處限位板固定在支撐座上，其掛鉤處距離固定點(diǎn)力臂較長，強(qiáng)度不足，推力瓦與托瓦發(fā)生相對位移時(shí)無法起到有效限位作用；同時(shí)推力瓦位移作為爬行現(xiàn)象，可從結(jié)構(gòu)和受力兩方面著手。

可以通過采用剛度更好的限位板；在內(nèi)徑方向增加限位螺釘，利用固定板將推力瓦與托瓦固定，限制推力瓦向內(nèi)徑移動(dòng)。另外在機(jī)組啟停機(jī)流程中高壓油頂起裝置延時(shí)若干分鐘(5～30 min)退出，也可減小使推力瓦內(nèi)移的力。

3.2.5 下導(dǎo)油槽甩油的解決方案

下導(dǎo)油槽內(nèi)擋油管形位公差較差，圓度、與軸安裝的不同心等都可能造成油槽液面波動(dòng)加劇，進(jìn)而造成內(nèi)甩；且內(nèi)擋油管偏心泵和攪油作用較強(qiáng)，油擋密封塊磨損較大，呼吸器效果差等因素綜合起來導(dǎo)致甩油。

可以對油槽采用新型密封裝置，對下導(dǎo)擋油管進(jìn)行檢查，包括圓度、與軸安裝的同心度；重新加工制造擋油管，增強(qiáng)剛度，增加擋油管的軸向高度和徑向厚度，以減少偏心泵作用和內(nèi)甩可能性；擋油管采用分瓣結(jié)構(gòu)，以減少機(jī)組運(yùn)行時(shí)的攪油，以盡可能降低內(nèi)甩的風(fēng)險(xiǎn)。原集油盒暫不變，如內(nèi)甩徹底解決可拆除。

3.2.6 其他問題的解決方案

1)高壓油頂起裝置齒輪泵出口滲油問題。更換新型號(hào)的高壓油頂起裝置，優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，減少接頭數(shù)量，增加裝置及管路的支撐剛度，加強(qiáng)基礎(chǔ)固定，底座增加減震墊等方式，軟管路連接以避免振動(dòng)導(dǎo)致漏油的方式可以嘗試，視實(shí)際效果應(yīng)用。

2)轉(zhuǎn)子支架上環(huán)板變形改造。對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架進(jìn)行加強(qiáng)處理，提高上環(huán)板的翹曲安全系數(shù)。在環(huán)板下部增加一圈環(huán)板，并用筋板與上環(huán)板焊接成一體。

3)轉(zhuǎn)子擋風(fēng)板改造。可將擋風(fēng)板拆分為兩部分，內(nèi)側(cè)仍為不銹鋼擋風(fēng)板，中間改為絕緣擋風(fēng)板；或者整體材質(zhì)改為鋁合金。這樣可整體大幅度降低擋風(fēng)板重量同時(shí)保證了其功用。

4)空冷器滲水且強(qiáng)度偏弱。因其本體設(shè)計(jì)時(shí)剛度考慮不足，造成拆裝冷卻器時(shí)承管板變形，導(dǎo)致冷卻水管與承管板連接位置開裂漏水。故需要更換新的空氣冷卻器，新空冷器需要在滿足原來的冷卻換熱性能的前提下，對框架、上下水箱蓋及承管板等受力部件進(jìn)行加強(qiáng)、加固。

5)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)檢修不便。定子中性點(diǎn)的引出銅排距離機(jī)坑地面高度約3.5 m，為保證檢修時(shí)的設(shè)備、人員安全，可增設(shè)一檢修平臺(tái)。檢修平臺(tái)可整體焊接在機(jī)坑壁上，承重力強(qiáng)且安裝、拆卸方便。

6)制動(dòng)除塵裝置改造。近幾年新投產(chǎn)的電站其制動(dòng)器采用直接設(shè)置除塵裝置的方案，在更換新型號(hào)制動(dòng)器后，在制動(dòng)器上設(shè)計(jì)密封罩和除塵器，將摩擦下來的制動(dòng)粉塵直接吸出，同時(shí)，制動(dòng)器本身帶螺紋鎖定裝置，解決鎖止問題。

4 結(jié) 語

水布埡電廠作為國內(nèi)高壩大庫、高水頭電站的代表之一，其發(fā)電機(jī)組發(fā)生的一系列問題具有一定的代表性和行業(yè)意義，這也是水布埡水電廠發(fā)電機(jī)改造對國內(nèi)兩大水電巨頭東電和哈電充滿吸引力的原因。對電廠來講，在充分考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、滿足工期要求、水庫無棄水發(fā)生的前提下，無論哪家中標(biāo)改造，發(fā)電機(jī)改造后的實(shí)際表現(xiàn)和運(yùn)行指標(biāo)才是考核的唯一要求。

且水布埡電廠還要在2018年以后的五年內(nèi)，伴隨發(fā)電機(jī)組主設(shè)備改造的同時(shí)還要改造發(fā)電機(jī)自動(dòng)化元件、水輪機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、10 kV廠用電系統(tǒng)等等各種主輔設(shè)備，如何在有限的人力、財(cái)力、時(shí)間等各種限制條件下，用好處于不同生命周期的設(shè)備，既充分挖掘設(shè)備運(yùn)行潛力保障安全穩(wěn)定運(yùn)行，又要在其運(yùn)行指標(biāo)惡化之前保障更新到位，需要考慮到設(shè)備或系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、購置、安裝、運(yùn)行、維修、改造、更新直至報(bào)廢的全過程各種因素的影響[4]。

通過此次發(fā)電機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)的目的為帶動(dòng)水布埡其他設(shè)備的同步更新，切實(shí)提高水布埡電站的安全運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，減輕運(yùn)行維護(hù)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和心理壓力，提高水布埡電能質(zhì)量，爭取為電網(wǎng)的安穩(wěn)運(yùn)行做出更大貢獻(xiàn)，同時(shí)培養(yǎng)一支技術(shù)精干、敬業(yè)擔(dān)當(dāng)、追求卓越的“大國工匠”隊(duì)伍。