祁廣福

（青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司，青海 西寧810008）

0 引言

某水電站主要任務(wù)是發(fā)電，同時(shí)擔(dān)任系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用。該水電站水庫為日調(diào)節(jié)水庫，總庫容2.94億m3，裝機(jī)容量3×340 MW，多年平均發(fā)電量33.63億kW·h。水輪機(jī)型式為立軸混流式，額定轉(zhuǎn)速85.71 r/min，額定水頭66 m。

該水電站水輪機(jī)水導(dǎo)軸承為油浸式外循環(huán)稀油潤(rùn)滑，巴氏合金分塊瓦結(jié)構(gòu)，水導(dǎo)軸承由分塊軸瓦、軸承支承、帶油槽的軸承箱、箱蓋和附件組成。水導(dǎo)軸承設(shè)計(jì)有一個(gè)完全獨(dú)立的潤(rùn)滑油系統(tǒng)，潤(rùn)滑油系統(tǒng)由2臺(tái)油泵、2臺(tái)油冷卻器、可以切換的2組濾油器、儀表、閥門及管路組成，水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油用油量0.6 t，潤(rùn)滑油為46號(hào)汽輪機(jī)油。

圖1 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)圖

1 事件經(jīng)過

某水電站某日3號(hào)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行，下午16：25時(shí)巡回檢查中發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承油槽觀察孔有機(jī)玻璃蓋板上有飛濺的透平油泡沫，同時(shí)油槽潤(rùn)滑油表面漂浮有大面積泡沫且透平油顏色發(fā)白，初步判斷水導(dǎo)油槽潤(rùn)滑油乳化。檢查3號(hào)機(jī)水導(dǎo)軸承各部溫度，軸瓦平均溫度在25℃左右，油槽油溫23℃，瓦溫和油溫顯示均比以往運(yùn)行溫度低，以往運(yùn)行中瓦溫在 35～40℃左右，油溫30～33℃之間。16：50該水導(dǎo)軸承取油樣檢驗(yàn)，重點(diǎn)做水份檢測(cè)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示水導(dǎo)油槽潤(rùn)滑油水分嚴(yán)重超標(biāo)，油質(zhì)重度乳化。

表1 水導(dǎo)軸承油槽乳化油質(zhì)簡(jiǎn)化分析結(jié)果

2 原因分析

水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油乳化主要有3個(gè)原因：水份、乳化劑和高速攪拌，其中水份是引起油質(zhì)乳化的主要原因。該電站3號(hào)機(jī)組水導(dǎo)軸承油樣水分分析結(jié)果顯示潤(rùn)滑油中水分嚴(yán)重超標(biāo)，可以確定為水導(dǎo)油槽進(jìn)水是造成軸承潤(rùn)滑油乳化的主要原因。水導(dǎo)軸承油槽進(jìn)水的原因主要有以下2個(gè)：

（1）外循環(huán)冷卻器滲漏

水導(dǎo)軸承外循環(huán)油系統(tǒng)油冷卻器運(yùn)行中，銅鎳合金冷卻管里側(cè)冷卻水的壓力和外側(cè)潤(rùn)滑油的壓力不一致，產(chǎn)生較大壓力差，長(zhǎng)期在這種狀況下運(yùn)行很容易使銅鎳合金冷卻管管壁變形、破損而發(fā)生滲漏。同時(shí)，銅鎳合金冷卻管路自身加工工藝和缺陷、與冷卻器客體接縫工藝不合格等也容易引起管路滲漏。事發(fā)前該電站3號(hào)機(jī)組水導(dǎo)外循環(huán)1號(hào)油冷卻器工作，2號(hào)油冷卻器并未投運(yùn)。拆除1號(hào)油冷卻器做水壓耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力0.9 MPa，試驗(yàn)中壓力有下降現(xiàn)象，10 min下降了0.6 MPa，同時(shí)潤(rùn)滑油腔體內(nèi)一根冷卻管束與殼體連接部位有滲水現(xiàn)象。

圖2 水導(dǎo)軸承外循環(huán)油冷卻器

（2）軸承間隙進(jìn)水

頂蓋排水不暢致使頂蓋水位升高，油泵運(yùn)行時(shí)下油箱產(chǎn)生真空，水從下油箱與主軸間隙吸入油箱。通過對(duì)水輪機(jī)頂蓋排水系統(tǒng)和頂蓋水位的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)進(jìn)水痕跡，排出了軸承間隙進(jìn)水的可能。

綜合分析，最終確定該電站3號(hào)機(jī)組水導(dǎo)油槽油質(zhì)乳化原因是：油冷卻器冷卻水管與殼體連接部位長(zhǎng)期在壓差作用下產(chǎn)生裂紋滲水，水進(jìn)入油槽導(dǎo)致水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油乳化。

3 采取的措施

3.1 軸承潤(rùn)滑油更換

該電站在電力系統(tǒng)中的重要性，需要及時(shí)恢復(fù)發(fā)電。由于水導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油乳化較嚴(yán)重，為保證3號(hào)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，最終確定先將1號(hào)油冷卻器退出運(yùn)行，然后換油處理后使用2號(hào)油冷卻器運(yùn)行發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行中水導(dǎo)軸承各部溫度均正常。同時(shí)，為避免換油時(shí)未徹底排干凈的乳化油引起新注入的潤(rùn)滑油再次發(fā)生乳化，對(duì)更換后的潤(rùn)滑油在油槽中進(jìn)行了濾油處理，使各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。

后期機(jī)組檢修中，對(duì)水導(dǎo)軸承進(jìn)行了全面處理。分解水導(dǎo)軸承，水導(dǎo)軸承軸頸有銹蝕現(xiàn)象，對(duì)銹蝕部位除銹并研磨處理，分別對(duì)軸承體、主軸軸頸、水導(dǎo)瓦、上油箱、下油箱、密封裝置和外循環(huán)系統(tǒng)油泵、油冷卻器、油濾過器、管路、閥門等進(jìn)行全面清掃干凈。

3.2 更換油冷卻器

3號(hào)機(jī)組水導(dǎo)軸承外循環(huán)冷卻系統(tǒng)2號(hào)油冷卻器切換工作，1號(hào)油冷卻器退出運(yùn)行。備用冷卻器做耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力0.9 MPa，時(shí)間30 min無滲漏，更換1號(hào)油冷卻器。

為徹底解決油冷卻器銅鎳合金冷卻管里側(cè)冷卻水的壓力和外側(cè)潤(rùn)滑油的壓力不一致導(dǎo)致冷卻管束與殼體連接部位損壞問題，該電站對(duì)水導(dǎo)油冷卻器進(jìn)行了換型改造處理，換型油冷卻器采用了油壓大于水壓的原理設(shè)計(jì)，對(duì)冷卻管束與殼體連接處進(jìn)行了處理和加強(qiáng)。換型改造后的油冷卻器運(yùn)行穩(wěn)定，再未出現(xiàn)漏水和油質(zhì)乳化問題。

4 防范措施

水輪發(fā)電機(jī)組導(dǎo)軸承油質(zhì)乳化給機(jī)組安全運(yùn)行帶來的后果是嚴(yán)重的，保證水力機(jī)組設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)以及機(jī)組油品質(zhì)量，對(duì)防備和消除軸承油系統(tǒng)進(jìn)水，防止導(dǎo)軸承油乳化是非常重要的。因此，要注重以下幾方面：

（1）加強(qiáng)設(shè)備巡回檢查

在設(shè)備巡回檢查時(shí)，不僅要詳細(xì)記錄各部位溫度、壓力、水位、油位等值，還要詳細(xì)分析數(shù)值并比對(duì)，確保各部數(shù)值發(fā)生變化時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，提前做好預(yù)防。同時(shí)，對(duì)重點(diǎn)部位（頂蓋水位、油槽油位、水導(dǎo)軸承冷卻器進(jìn)出口水（油）壓等）加密巡回次數(shù)。

（2）做好油質(zhì)監(jiān)測(cè)分析

機(jī)組運(yùn)行時(shí)投入油質(zhì)檢測(cè)裝置，確保油混水檢測(cè)裝置正常工作。同時(shí)，對(duì)帶外循環(huán)冷卻系統(tǒng)的導(dǎo)軸承，定期切換、清掃外循環(huán)油系統(tǒng)油濾過器，并定期進(jìn)行油質(zhì)檢測(cè)，確保導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油油質(zhì)合格和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

（3）確保設(shè)備檢修質(zhì)量

檢修設(shè)備時(shí)，各部位檢查仔細(xì)、到位，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，軸承各部位清掃干凈，油冷卻器在A、B級(jí)檢修時(shí)必須做耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)不合格的冷卻器及時(shí)處理。

（4）裝設(shè)在線濾油裝置

水電站機(jī)組導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)安裝在線綜合再生凈化裝置，主要對(duì)透平油內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)、乳化、生成酸性物質(zhì)及油泥等劣化產(chǎn)物進(jìn)行在線凈化。根據(jù)導(dǎo)軸承油質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，投入再生裝置進(jìn)行在線濾油，能將油品的劣化產(chǎn)物去除，達(dá)到新油標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

減少水利機(jī)組導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油中金屬顆粒、雜質(zhì)和油乳化現(xiàn)象，對(duì)保證水力機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用。解決導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油乳化問題要從設(shè)備制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)和檢修，以及潤(rùn)滑油油品質(zhì)量等方面入手，并嚴(yán)格控制，避免同類事件的再次發(fā)生。