林波弟

(肇慶市賀江電力發(fā)展有限公司，廣東 肇慶 526551)

1 概 述

都平水電站位于廣東省封開縣西江支流的賀江上，為徑流梯級電站，是肇慶市賀江電力發(fā)展有限公司對賀江進(jìn)行梯級開發(fā)的第2座電站，總裝機容量2×15 MW，屬燈泡貫流式機組，2臺機組分別于1992年11月和1993年4月投產(chǎn)發(fā)電。

受油器是水輪發(fā)電機組的一個重要部件，它是通過固定的殼體經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行油源輸送的一種轉(zhuǎn)換裝置，用于外部的高壓油通過靜止的管路系統(tǒng)連續(xù)注入主軸上的相應(yīng)進(jìn)口中；并通過該壓力油操作活塞機構(gòu)動作，調(diào)整水輪機槳葉的轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到調(diào)節(jié)。該機組受油器由于是較早開發(fā)的第一代受油器，屬于發(fā)電機組的關(guān)鍵并且易于出故障的設(shè)備。

2 故障現(xiàn)象及原因分析

2020年8月2日，電站1號發(fā)電機帶滿負(fù)荷運行，機組在運行中槳葉自動全關(guān)至零，之后無法動作，監(jiān)控后臺顯示調(diào)速器隨動系統(tǒng)故障。由于失去槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系，機組負(fù)荷減少，振動加大，被迫停機。

電站檢修管理人員根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合機組運行歷史情況，初步判定故障原因出自受油器。電站立即啟動機組檢修程序，在排油管排油過程中發(fā)現(xiàn)軸承滾珠及金屬碎片。拆下受油器發(fā)現(xiàn)軸承外圈及滾珠蓋已損壞，部分滾珠已丟失(見圖1、圖2)。

圖1 排油管及轉(zhuǎn)輪體內(nèi)清掃的滾珠及碎片

圖2 受油器軸承體損壞

從受油器圖紙結(jié)構(gòu)分析，軸承碎片有可能隨著操作油管進(jìn)入轉(zhuǎn)輪槳葉活塞缸。為避免轉(zhuǎn)輪體損傷進(jìn)一步擴大，電站立即將轉(zhuǎn)輪進(jìn)行大修。根據(jù)檢修記錄，這臺機組每年維護時都有更換受油器軸承，究其原因是該機組中心軸線和預(yù)埋件垂直度存在偏差，軸承面受力不均，造成軸承容易磨損。

3 改造方案

3.1 改造背景

為進(jìn)一步提升設(shè)備的無人值守能力，降低巡檢要求，需要對目前已經(jīng)有的部分易于發(fā)生危險的關(guān)鍵點進(jìn)行現(xiàn)代化升級改造，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提升設(shè)備的安全性能。目前，所涉及的受油器即為這樣的一個關(guān)鍵點。當(dāng)前的受油器由于是較早開發(fā)的第一代受油器，屬于發(fā)電機組的關(guān)鍵并且易于出故障的設(shè)備，隨著電站對無人值守要求的提高，對受油器的改造勢在必行。

當(dāng)前，貫流機組行業(yè)普遍采用第三代受油器，新型受油器具有安裝簡便、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等優(yōu)點，就使用情況來看，可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)升級，將第三代受油器運用到現(xiàn)在的第一代受油器技術(shù)改造上來。

3.2 新型受油器的結(jié)構(gòu)原理

新型的受油器為全浮動受油器，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一代受油器，通過巧妙的設(shè)計，可將新型受油器完美的應(yīng)用到第一代受油器的改造中。新型受油器可提升電站的運行安全性，降低電站受油器安裝要求；并且由于減少了壓力油泄流量，減少了調(diào)速器油壓裝置油泵的啟動次數(shù)，從而可節(jié)省能源，延長油壓裝置油泵的使用壽命，實現(xiàn)電站綠色運行。

該受油器采用全浮動結(jié)構(gòu)，受油器體與浮動瓦做成一體，受油器通過連接主軸的受油軸連接，受油器體完全由受油軸支撐，在機組發(fā)生振動及擺動時，受油器體隨同受油軸一起振動和擺動。受油器體內(nèi)腔分成3個油腔，分別與原主軸的3個油腔聯(lián)通，這3個油腔的外側(cè)通過油管與調(diào)速系統(tǒng)的油管路進(jìn)行軟連接(軟管連接)。受油器體內(nèi)部與受油器軸配合部分全部澆注采用巴士合金材料，這樣在兩者配合滑動時，由巴士合金材料支撐受油器體。受油器體與外界的連接全部采用軟連接，以使受油器體在發(fā)生擺動時，通過軟管消除連接油管對受油器體擺動的約束，避免受油器體密封與受油軸發(fā)生硬接觸摩擦，導(dǎo)致密封失效。在受油器體上游側(cè)，設(shè)計有專門的反饋機構(gòu)，用于反饋槳葉活塞位置，從而反饋槳葉位置，為調(diào)速器槳葉調(diào)整提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該反饋裝置的回復(fù)軸承位于受油器體之外，不會因為軸承損壞導(dǎo)致滾珠等進(jìn)入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)，完全避免對機組運行造成安全隱患。

為了保證與原有槳葉主軸內(nèi)操作油管的連接，在受油器與原操作油管之間，設(shè)計有專門的油路轉(zhuǎn)換機構(gòu)，以保證現(xiàn)有的受油器油路通道與原操作油管各油路通道順利連接，最終實現(xiàn)原設(shè)計功能。針對該機組運行的實際情況，改造后可避免受油器軸承因受力不均容易損壞，軸承滾珠及金屬碎片進(jìn)入轉(zhuǎn)輪活塞缸使故障擴大的情況(見圖3)。

圖3 新型受油器結(jié)構(gòu)示意

4 結(jié) 語

采用該新型技術(shù)對原有受油器進(jìn)行技術(shù)改造，提升了設(shè)備的安全性能及使用考命，同時降低了消耗，實現(xiàn)綠色運行。

采用新型受油器后，調(diào)速器主油泵的啟動時間間隔大大增加，不僅節(jié)約電量，還延長了油泵的使用時長，提升了設(shè)備的檢修間隔，節(jié)約了檢修更換成本。另外，該受油器體使用壽命長，在一個大修期間內(nèi)，不需要對受油器進(jìn)行檢修。同時，該受油器安裝特別方便，在正常情況下，原受油軸安裝需要進(jìn)行多次盤車，通常盤車需要耗費3～5 d時間；而新型受油器安裝僅需要1次盤車，因為使用軟連接，大大節(jié)省了盤車次數(shù)，這樣簡化了安裝程序，節(jié)約了安裝和維修成本。