葉江寧

（1.湖南五凌電力工程有限公司，貴州 錦屏 556700；2.湖南省水電智慧化工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410004）

1 引言

掛治水電廠位于沅水干流上游河段的清水江中下游，壩址距貴州錦屏縣城7 km，是沅水梯級(jí)規(guī)劃的第三級(jí)，工程以發(fā)電為主，兼有改善航運(yùn)條件等綜合利用效益。

電廠為低水頭河床式電站，總裝機(jī)容量150 MW，2007年投產(chǎn)發(fā)電，安裝有3臺(tái)單機(jī)容量為50 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為ZZ-LH-580，多年年平均發(fā)電量4.021億kW·h。

電廠受油器工作油壓為6.3 MPa，采用立式安裝，浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組中，受油器的主要作用是將來自調(diào)速器主配壓閥的壓力油引入操作油管內(nèi)，并將其傳遞至轉(zhuǎn)輪槳葉接力器，及時(shí)有效地調(diào)整槳葉開度。近兩年來掛治電廠受油器由于浮動(dòng)瓦泄漏過大，造成油液從底座集油盆溢出到勵(lì)磁滑環(huán)室和定、轉(zhuǎn)子上部，同時(shí)調(diào)速器油泵、漏油泵頻繁啟動(dòng)。不僅增加了設(shè)備消缺、維護(hù)工作量，也給機(jī)組正常運(yùn)行帶來了極大的安全隱患。本文針對掛治電廠受油器存在的問題，采用將受油器內(nèi)部操作油管、浮動(dòng)瓦、支撐、殼體、底座等零部件結(jié)構(gòu)、材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)的方法，通過優(yōu)化受油器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)施改造，有效地解決了上述設(shè)備問題。

2 設(shè)備概況

掛治電廠原受油器設(shè)置有上、中、下3道浮動(dòng)瓦，分別與受油器內(nèi)操作油管的外管、中管配合（操作油管為碳鋼材質(zhì)）。受油器內(nèi)操作油管為分體把合結(jié)構(gòu)，中管套入外管后，通過底部法蘭與外管連接固定合為一體。受油器頂筒內(nèi)上浮動(dòng)瓦的泄漏油與輪轂供油管的泄漏油由一根DN50的排油管排至受油器底座集油盆內(nèi)。受油器殼體內(nèi)上、中、下浮動(dòng)瓦的泄漏油，通過殼體內(nèi)的排油口同樣排至受油器底座集油盆內(nèi)。受油器底座集油盆底部裝設(shè)有一根DN80的排油總管接至調(diào)速器漏油箱。受油器底座集油盆與受油器內(nèi)部操作油管外管之間設(shè)置有甩油環(huán)和梳齒密封。原受油器浮動(dòng)瓦端面及徑向間隙設(shè)計(jì)值如表1所示，原受油器結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 原受油器結(jié)構(gòu)圖

表1 原受油器浮動(dòng)瓦設(shè)計(jì)間隙值

3 原因分析

利用機(jī)組運(yùn)行時(shí)對受油器漏油情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)主要泄漏部位為頂筒內(nèi)受油器上浮動(dòng)瓦與支撐端蓋結(jié)合處，以及受油器殼體內(nèi)泄排油管處（分別通過頂筒上機(jī)械開度指示面板處和底座觀察口處觀察），這兩處漏油量明顯增大。由于頂筒內(nèi)的泄漏油與殼體內(nèi)泄排油都集中到受油器底座集油盆內(nèi)，泄漏油量已經(jīng)超過集油盆排油總管的排油量造成油液從集油盆溢出。

機(jī)組C修時(shí)通過對受油器進(jìn)行解體檢查，并結(jié)合機(jī)組運(yùn)行時(shí)觀察情況，分析受油器存在以下問題：

（1）受油器各浮動(dòng)瓦上、下端部與支撐端蓋及殼體磨損過大造成端面間隙超過設(shè)計(jì)上限值，受油器各浮動(dòng)瓦上、下端部安裝的O型密封圈已無壓縮量，O型密封圈在壓力油作用下被擠出密封槽損壞，是受油器泄漏過大的主要原因。

（2）受油器各浮動(dòng)瓦瓦面與操作油管結(jié)合部位磨損較大，操作油管外表面有拉毛現(xiàn)象，測量徑向配合間隙值，已達(dá)到設(shè)計(jì)上限值，是受油器泄漏過大的重要原因。

（3）通過機(jī)組盤車檢查操作油管擺度，發(fā)現(xiàn)已接近設(shè)計(jì)允許上限值，且中管和外管擺度最大點(diǎn)方向不一致。由于中、外管法蘭結(jié)合部位有密封結(jié)構(gòu)，造成中、外管同心度現(xiàn)場無法調(diào)整。

（4）受油器浮動(dòng)瓦由上、中、下瓦組成，三種瓦三種尺寸，不能互換。在進(jìn)行浮動(dòng)瓦拆卸檢查時(shí)，中瓦和下瓦因尺寸比上瓦大，不能從上往下依次拆卸，需整體拆除受油器殼體，殼體翻身后才能拆卸全部浮動(dòng)瓦進(jìn)行檢查測量，檢修、維護(hù)工作不便。各瓦尺寸不一致，增加了檢修、維護(hù)成本。

（5）由于受油器頂筒上無觀察孔，設(shè)備巡視時(shí)只能通過機(jī)械開度指示面板處進(jìn)行觀察，視野太小，無法有效觀察頂筒內(nèi)漏油情況，頂筒至底座DN50排油管接頭較多，泄漏點(diǎn)多。

（6）受油器底座集油盆容量偏小，且無油位報(bào)警裝置，集油盆內(nèi)透平油排油不暢溢出，極易污損受油器下部勵(lì)磁滑環(huán)，定、轉(zhuǎn)子等設(shè)備，造成設(shè)備損壞。

（7）受油器解體檢修時(shí)，需拆卸槳葉開度反饋裝置與開度編碼器反饋連接線，但現(xiàn)場施工不便，空間小、無視角，容易扯壞編碼器和掉入異物在輪轂供油管內(nèi)，造成檢修返工。

4 優(yōu)化改造思路及改造情況

4.1 優(yōu)化改造思路

重新設(shè)計(jì)、制造、加工新的受油器，將受油器各浮動(dòng)瓦徑向、端面間隙恢復(fù)至設(shè)計(jì)值，優(yōu)化受油器及內(nèi)部操作油管的結(jié)構(gòu)形式，改進(jìn)操作油管材質(zhì)：

（1）將受油器浮動(dòng)瓦的徑向配合間隙值和端面配合間隙值適當(dāng)減小，徑向配合間隙靠近設(shè)計(jì)間隙最小值，端面配合間隙靠近設(shè)計(jì)間隙中間值，以減少運(yùn)行時(shí)漏油量。

（2）將中、外操作油管制作成一體結(jié)構(gòu)，解決中、外管同心問題和結(jié)合部位密封泄露問題，改進(jìn)操作油管材質(zhì)，增加油管表面硬度以增強(qiáng)耐磨性。

（3）取消下瓦，上瓦、中瓦尺寸統(tǒng)一，可互換。

（4）改進(jìn)受油器殼體結(jié)構(gòu)，使受油器浮動(dòng)瓦拆卸檢查時(shí)不需要拆卸殼體，僅拆卸頂筒和支撐端蓋就可對全部浮動(dòng)瓦進(jìn)行解體檢查。

（5）取消受油器殼體外部漏油管，采用殼體內(nèi)部通路排油。

（6）增加底座集油盆容積，并增設(shè)油位自動(dòng)報(bào)警裝置。

（7）改進(jìn)頂筒及槳葉反饋裝置結(jié)構(gòu)，頂筒側(cè)面增設(shè)檢修、觀察口。

（8）輪轂供油管管頭增設(shè)護(hù)罩，防止檢修時(shí)異物掉入，又不影響油路循環(huán)。

4.2 改造情況

機(jī)組A修時(shí)更換了新的受油器（見圖2，圖3），并對新受油器及內(nèi)部操作油管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造，更換了內(nèi)部操作油管材質(zhì)，情況如下：

圖2 受油器改造后結(jié)構(gòu)圖

圖3 受油器改造后效果圖

（1）改造后新受油器各浮動(dòng)瓦與新內(nèi)部操作油管的徑向配合間隙值實(shí)測為0.12～0.14 mm，已接近設(shè)計(jì)間隙最小值（設(shè)計(jì)Φ265 G6e6）；各浮動(dòng)瓦與支撐端蓋和殼體端面配合間隙值實(shí)測為0.10 mm（設(shè)計(jì)225 H7f7），為設(shè)計(jì)間隙中間值。

（2）已將受油器內(nèi)、外操作油管加長，中管插入外管內(nèi)部與外管通過焊接成為一體，各浮動(dòng)瓦與操作油管的配合基本尺寸統(tǒng)一為Φ265 G6/e6。中、外兩根操作油管由原來的分體結(jié)構(gòu)改為整體結(jié)構(gòu)，減少了中、外操作油管密封結(jié)構(gòu)和同心度調(diào)整，使檢修、維護(hù)更方便，機(jī)組軸線調(diào)整后盤車檢查，操作油管擺度遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值（實(shí)測絕對擺度，最大值為0.07 mm，設(shè)計(jì)允許值≤0.30 mm）。

（3）已將操作油管本體材質(zhì)由碳鋼更換為S304不銹鋼，并在表面堆焊S135不銹鋼材料后再精加工外圓，堆焊層增加了操作油管表面硬度，使新操作油管耐腐蝕性、耐磨性更好。

（4）新受油器取消了下浮動(dòng)瓦，對上瓦和中瓦尺寸進(jìn)行了統(tǒng)一（內(nèi)徑Φ265 mm,外徑Φ355 mm，高225 mm），可互換使用。檢修時(shí)不需要拆卸殼體，僅拆卸頂筒和支撐端蓋后，可從上往下拆卸所有浮動(dòng)瓦，節(jié)約了檢修時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了檢修、維護(hù)成本。

（5）新受油器取消了殼體外部DN50的漏油管，在殼體上、下部法蘭-X位置，加工了腰形漏油孔(比原排油管截面積增加了845 mm2)，沿殼體外側(cè)用U型鋼焊接封閉，接至底座集油盆內(nèi)，變?yōu)閮?nèi)部排油后，排油更順暢，減少了設(shè)備泄漏點(diǎn)，且更美觀。

（6）新受油器取消了下瓦，利用下瓦安裝空間，增加了集油盆梳齒密封高度，將集油盆由圓錐形改為圓柱形，增加了集油盆容積，改造前底座容積76 L(高度計(jì)算至梳齒上端面)，改造后底座容積126 L(高度計(jì)算至梳齒上端面)，容積增加了68%。同時(shí)在集油盆內(nèi)增設(shè)了油位自動(dòng)報(bào)警裝置，并接入監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了油位故障報(bào)警在線監(jiān)控。

（7）新受油器對頂筒及槳葉開度反饋裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在頂筒側(cè)面+X偏-Y 45°方向設(shè)置了一個(gè)200 mm×200 mm的檢修觀察孔，安裝玻璃窗，既是觀察孔又是檢修孔，巡視檢查視角增大，開度反饋連接板進(jìn)行了移位，檢修時(shí)槳葉反饋拆裝方便、快捷。

（8）新受油器內(nèi)，輪轂供油管管頭增設(shè)了M48的護(hù)罩，護(hù)罩頂部封閉，側(cè)面加工有一圈Φ12 mm的排油孔，即可防止檢修時(shí)異物從供油管頂部掉入，又不影響油路循環(huán)。

5 結(jié)語

掛治電廠受油器優(yōu)化改造后，經(jīng)過1年多的運(yùn)行觀察，機(jī)組運(yùn)行時(shí)受油器漏油量大幅減少，受油器底座集油盆內(nèi)無積油，調(diào)速器油泵及漏油箱油泵啟停時(shí)間恢復(fù)正常。

改造后的受油器內(nèi)部操作油管耐腐蝕性、耐磨性更好，擺度調(diào)整更便捷；簡化了受油器結(jié)構(gòu)，各浮動(dòng)瓦尺寸統(tǒng)一，受油器拆裝施工更方便，降低了檢修、維護(hù)成本；底座集油盆增設(shè)了油位自動(dòng)報(bào)警裝置，減輕了設(shè)備巡視、維護(hù)作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度；提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

掛治電廠受油器優(yōu)化改造達(dá)到了預(yù)期的效果，也為同類型受油器設(shè)備改造提供了參考。