楊益文，高遠良

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350000）

1 某抽水蓄能電站概況

1.1 基本情況

電站安裝有4臺單機容量為300 MW的混流可逆式水泵水輪/發(fā)電電動機組，裝機容量為1 200 MW。機組額定水頭430 m，額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min。電站發(fā)電電動機型號為SFD300/325-14/6650，采用立軸懸式結(jié)構(gòu)，推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的上機架中心體內(nèi)，采用組合軸承設(shè)計方式，與上導(dǎo)軸承位于同一油槽內(nèi)，推力軸承瓦與上導(dǎo)軸承瓦各12塊，且采用外加泵外循環(huán)冷卻方式。水泵水輪機型號為HLBD574-LJ-416，為立軸、單級、混流可逆式機組。

1.2 抽水蓄能電站的特點

電站地處電網(wǎng)負荷及電源中心，其日常運行，擔(dān)負著電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等任務(wù)，機組啟停頻繁，單機日均啟、停達3次以上，具有運行強度高且運行方式多變、操作頻繁等特點。

2 機組高壓油減載系統(tǒng)及運行情況

2.1 高壓油減載系統(tǒng)參數(shù)

高壓油減載裝置系統(tǒng)是為電站機組啟停過程中給推力軸承瓦面與鏡板間注入高壓油而設(shè)計的動力機構(gòu)，裝置包括2臺高壓油泵（分別由交流電機和直流電機驅(qū)動）、油泵吸油過濾器、油泵出口單向閥、溢流閥、油泵出口過濾器、壓力開關(guān)、流量開關(guān)及壓力表等。裝置具體參數(shù)如表1：

表1 高壓油減載裝置參數(shù)

2.2 高壓油減載系統(tǒng)日常運行若干異常情況

（1）高壓油減載裝置在日常運行中，油流流量正常信號通過高頂泵出口單一的流量計顯示并接線采送，最終傳送至上位機監(jiān)控，元件動作信號不穩(wěn)定，較易出現(xiàn)高壓油流量異常報警。

（2）壓力信號由過濾器出口壓力變送器傳送，壓力值雖能達到最小要求壓力，但可觀察到油泵運行時伴隨有異響，油流出口機械表壓力指示波動大且流量計伴隨有流量波動。

（3）在機組上位機監(jiān)控開停機流程步序反饋、高壓油頂系統(tǒng)正常和機組靜止態(tài)的判斷中，“高壓油流量正常”信號和“高壓油壓力正?！毙盘枮椤盎颉钡年P(guān)系，易出現(xiàn)高壓油減載系統(tǒng)異常誤報警。

（4）機組停機時，在流程判斷機組轉(zhuǎn)速小于1%，收到“球閥緊停閥復(fù)歸”與“調(diào)速器緊停閥復(fù)歸”信號后，上位機監(jiān)控流程將立即發(fā)高頂泵停止運行指令。

（5）系統(tǒng)出口濾油器時常出現(xiàn)前后壓差異常報警，濾油器濾芯拆裝不易，不便于清洗。

（6）在機組月度定期維保推力瓦抽瓦檢查時發(fā)現(xiàn)，組合油槽內(nèi)推力瓦瓦面有較為明顯的磨損、損傷痕跡。

3 高壓油減載系統(tǒng)改造方案分析

根據(jù)原高壓油減載系統(tǒng)日常運行過程中的上述情況以及機組推力瓦瓦面損傷事件，協(xié)調(diào)設(shè)計制造廠家對系統(tǒng)進行深入檢查，再經(jīng)多方討論分析后，得出以下結(jié)論：

（1）針對該系統(tǒng)現(xiàn)有控制邏輯的不足之處，有必要對高壓注油泵各參數(shù)監(jiān)測，包括流量監(jiān)測，壓力檢測等監(jiān)測邏輯以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性進行優(yōu)化，進一步保證高壓油系統(tǒng)運行時遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)，能夠真實反映高壓油減載系統(tǒng)的運行情況。

（2）推力軸承組合油槽內(nèi)油因機組運行過程額定428.6 r/min高速旋轉(zhuǎn)，極易產(chǎn)生油沫、氣泡、氣隙及雜質(zhì)，各軸承軸瓦間的磨損也不可避免的產(chǎn)生金屬顆粒物及粉末。原高壓油減載系統(tǒng)油流從推力軸承組合油槽直接取油通過高頂泵加壓，可能導(dǎo)致油流中夾雜著氣泡、油飛沫及各類雜質(zhì)、金屬顆粒物吸入等情況，增加油槽雜質(zhì)吸入推力軸承與鏡板間造成軸承與鏡板損傷的風(fēng)險。

（3）系統(tǒng)溢流閥（安全閥）開啟壓力整定值偏低。高壓油泵啟動后，正常情況下，會在瓦面高壓油室瞬時形成較大的沖擊壓力，使鏡板和瓦完全脫開，當(dāng)瓦面邊緣有油溢出后，油泵出口壓力才逐步下降達到穩(wěn)態(tài)，瞬時沖擊壓力遠遠大于穩(wěn)態(tài)工作壓力。如果溢流閥（安全閥）開啟壓力整定值偏低，高壓油泵啟動后，溢流閥將動作，將不能形成足夠的沖擊壓力，造成鏡板和瓦不能完全脫開，局部不能形成油膜，或者在低轉(zhuǎn)速下會造成瓦表面磨損，長期反復(fù)積累，造成推力瓦表面磨損不斷加劇，直至不能運行。

（4）系統(tǒng)濾油器不易清理，堵塞后影響高頂系統(tǒng)工作。高頂系統(tǒng)油泵前端設(shè)精濾器，后端設(shè)粗濾器，當(dāng)濾油器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象后靜態(tài)頂起時表現(xiàn)正常，但當(dāng)管路中出現(xiàn)動壓干擾時流量就會大幅波動，導(dǎo)致短時油泵供油不足，油膜很薄，出現(xiàn)推力瓦局部磨損現(xiàn)象。

（5）根據(jù)機組轉(zhuǎn)動部分靜態(tài)重量約520 t計算（計算結(jié)果如表2，管路總壓單位面積每1 MPa承重100 t），高壓油泵總流量選取15 L/min就滿足機組頂起需求，實際油泵總流量選取為30 L/min，裕度為100%。但這僅是按常規(guī)設(shè)計方法考慮，抽水蓄能機組運行近三年時間，起停次數(shù)相當(dāng)于常規(guī)機組運行十幾年的水平，將流量裕度進一步提高，可提高機組長期運行的可靠性。

表2 高壓油泵總流量與可承重關(guān)系

4 高壓油減載系統(tǒng)改造

4.1 系統(tǒng)各參數(shù)信號邏輯修改及可靠性優(yōu)化

在機組開停機流程步序反饋中，將“高壓油流量正常”信號和“高壓油壓力正?！毙盘栍伞盎颉标P(guān)系改為“與”關(guān)系，只有同時滿足流量與壓力條件方允許開機。在靜止態(tài)判斷中，將“高壓油流量正?！毙盘柡汀案邏河蛪毫φ！毙盘栍伞盎颉标P(guān)系改為“與”關(guān)系。在原流量開關(guān)旁邊新增一個流量開關(guān)，接線采用并接至原流量開關(guān)接點的接法，即送至監(jiān)控的流量正常信號由兩付接點并接。從而增加元件動作可靠性，確保系統(tǒng)管路中油流信號的真實性。

在機組停機流程步序反饋中，于“球閥緊停閥復(fù)歸”與“調(diào)速器緊停閥復(fù)歸”信號后，增加30 s的TON延時模塊，讓高頂泵比之前多運行30 s，延長推力軸承與鏡板間承重面的潤滑時間，規(guī)避干摩風(fēng)險。

4.2 系統(tǒng)取油口的優(yōu)化

將原先高壓油系統(tǒng)油流從推力軸承組合油槽直接取油的方式，改造為從組合軸承油槽推力外循環(huán)油泵過濾器后方管路取油。一方面油流先經(jīng)過推力外循環(huán)泵加壓，將更加順暢無氣泡，另一方面油流通過推力外循環(huán)油泵過濾器過濾后，進入高壓油減載系統(tǒng)的油將更加潔凈，顆粒物雜質(zhì)更少，從而達到降低油流雜質(zhì)的目的。

4.3 系統(tǒng)高頂交、直流泵及濾油器的改造

將各機組高頂直流泵以及交流泵油泵輸油量由目前30 L/min提高到45 L/min，并將原油泵入口濾油器改為更方便清洗和更換濾芯的結(jié)構(gòu)，品牌更改為：匯益，型號：HYTF0009W125BGV3，過濾精度仍為125 μm。當(dāng)出口過濾器時常出現(xiàn)前后壓差異常時，便于及時排除故障。

高頂泵油泵由原德國KRACHT外嚙合齒輪泵改為流量特性更優(yōu)的德國REXROTH內(nèi)嚙合齒輪泵，型號為：PGH4-30/032 RE11VU2。由于原系統(tǒng)油泵設(shè)計壓力為25 MPa、輸油量32.8 L/min（油泵排量24.6 mL/r），所配電機功率18.5 kW就能滿足要求，為保證足夠余量，提高了一個電動機標(biāo)準(zhǔn)功率等級到22 kW。更換新油泵后，查閱油泵功率曲線，在1 450 r/min、輸油量為46.9 L/min（油泵排量32.7 mL/r）驅(qū)動功率為21.1 kW。所以更換輸油量更高的油泵后，原電動機仍能滿足驅(qū)動要求。而油泵更換后需要更換與之匹配的聯(lián)軸器、鐘形罩、油泵進出油法蘭，并重新對該段管路進行裝配。

考慮到現(xiàn)場濾油器布置空間限制及在滿足使用要求的條件下盡量減少現(xiàn)場管路改動和配管工作量，通過與濾油器制造廠協(xié)商，將新的油泵入口過濾器進、出口螺紋保持與現(xiàn)濾油器相同，根據(jù)安裝要求，重新制作安裝架，安裝新濾油器并現(xiàn)場配制與該濾油器有關(guān)的管道。高壓油減載系統(tǒng)改造零部件如表3：

表3 改造零部件表

經(jīng)改造后，某抽水蓄能電站高壓油減載裝置參數(shù)如表4：

表4 改造后高壓油減載裝置參數(shù)表

5 試運行

按上訴方案改造后，某抽水蓄能電站高壓減載系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后試運行，系統(tǒng)流量正常元件動作信號值穩(wěn)定，再無高壓油流量異常報警。出口壓力表壓力值穩(wěn)定在10 MPa無波動，泵運行時聲音流暢無異響。出口過濾器前后壓差正常，月度維保推力瓦抽瓦檢查瓦面完好無損傷痕跡。高壓油減載系統(tǒng)運行穩(wěn)定，遠程監(jiān)控可靠。情況表明，該改造方案可行。

6 結(jié)語

該改造方案下的抽水蓄能電站高壓油減載裝置，在面對抽水蓄能電站日常高強度運行情況下，為機組在低轉(zhuǎn)速時，推力瓦面與鏡板間提供潤滑油膜，防止出現(xiàn)軸瓦間干摩發(fā)揮著舉足輕重的作用，其穩(wěn)定性及可靠性，將充分保證抽水蓄能電站機組的正常啟停機，滿足電網(wǎng)對負荷調(diào)節(jié)的各種需求。

望本文能對其他類似抽水蓄能電站高壓油減載系統(tǒng)改造，提供參考。