李燕文

（廣西桂冠電力股份有限公司廣源分公司，南寧 530000）

1 概況

西津水電站位于廣西橫州市境內(nèi)的郁江上，上游由左江、右江匯流而成，電站共裝設4臺軸流轉槳式機組，總裝機容量為244.7 MW。2017 年7 月4 日機組在運行中出現(xiàn)負荷不能調(diào)整、槳葉導葉協(xié)聯(lián)開度異?，F(xiàn)象，經(jīng)運維人員現(xiàn)場檢查，機組甩油盆處有大量透平油溢出（見圖1），遂停機進行詳細排查。

圖1 4號機組甩油盆溢油引起下方積油

2 原因分析

西津電廠4 號機水輪機基本參數(shù)：額定功率62.3 MW，最大水頭20.25 m，設計水頭14.3 m，最小水頭6.0 m，設計流量500 m/s，額定轉速62.5 r/min，飛逸轉速87.5 r/min，轉輪直徑8.0 m，輪葉數(shù)量4片，輪葉角度34°（+24°～-20°），最大軸向力10 600 kN，吸出高程3 m。

經(jīng)組織專業(yè)人員研討，結合圖紙資料和現(xiàn)場實際現(xiàn)象，分析判斷甩油盆溢油原因是機組槳葉操作機構故障引起內(nèi)部油路竄腔竄油[1]，開腔、關腔內(nèi)部的壓力油竄至無壓的回油腔，回油腔上方即為甩油盆，因此在機組負荷調(diào)整時槳葉與導葉協(xié)聯(lián)動作，調(diào)速器根據(jù)開關指令在槳葉開關腔內(nèi)充入壓力油，壓力油從故障點竄入回油腔，在甩油盆處大量溢出。

分析操作油管連接法蘭圖紙，機組槳葉操作機構內(nèi)部可能的故障點有3處[2]：一是操作油管連接法蘭處密封紫銅墊失效；二是操作油管管壁破裂；三是轉輪體內(nèi)部操作油管與轉輪蓋、活塞關腔與回油腔兩處磨損過大，間隙密封失效。

檢查處理以上可能存在問題的部位均需要結合機組大修方能進行，因故障發(fā)生在汛期期間，為避免電站大量棄水，決定先行對機組進行定槳處理，待枯水期時再徹底解決。

3 定槳角度選擇

選取定槳的槳葉角度，應滿足機組常年運行平均水頭下發(fā)電機發(fā)出額定出力（60 MW），保證機組穩(wěn)定運行，避開振動區(qū)[3]。

查閱西津電廠2014—2016 年3 年機組運行水頭情況，連續(xù)近3 年運行平均水頭（毛水頭）分別為16.65、16.69、16.76 m，綜合考慮機組進水口攔污柵堵塞壓差0.5 m水頭損失，故近3年機組平均凈水頭分別為16.15、16.19、16.26 m。查閱電站設計時的特性水頭H=6、8、10、12、14.3、16、17.7、20.25 m，選取與平均水頭接近的特性水頭作為機組定槳水頭分析，即取H=16 m。

根據(jù)電站技術設計書中機組運轉綜合特性曲線計算書資料，在16 m水頭下確保發(fā)電機發(fā)出額定出力（60 MW）對應的水輪機出力為62 216 kW，此時對應的槳葉角度為+20°，因此，最終確定該角度為槳葉定槳角度。

4 槳葉定槳處理

4.1 原則

將槳葉開度調(diào)整至+20°，使用楔子板和L 型擋塊在槳葉與輪轂體之間的間隙處卡死槳葉，防止其轉動。

4.2 動作槳葉至規(guī)定開度

由于槳葉操作機構故障，停機后槳葉開度在全開位置（+24°），無法使用調(diào)速器將槳葉關至定槳角度（+20°），需要人為動作槳葉至規(guī)定角度。根據(jù)現(xiàn)場實際條件，可采用手拉葫蘆方法將槳葉往上拉（關方向）以到達關閉至規(guī)定角度的目的。

將槳葉使用手拉葫蘆調(diào)整至定槳角度后，葫蘆鏈條保持受力狀態(tài)，在槳葉與輪轂、轉輪室壁之間打入楔子板，防止在定槳焊接過程中槳葉轉動。

4.3 焊接

根據(jù)槳葉與輪轂之間的間隙情況，配備各種規(guī)格的楔子板，現(xiàn)場測量尺寸后制作“L”型板和螺紋鋼（Φ10），要求“L”型板與輪轂和槳葉的接觸面長度大于200 mm，用螺紋鋼（Φ10）將槳葉正面、背面“L”型板固定焊接。為避免定槳焊接的材料引起機組重量不平衡，每個葉片正面、背面焊接的材料規(guī)格必須一致，每個葉片打入的楔子板不少于12塊楔子板，楔子板方向要一致，嚴禁以調(diào)整功能的方式疊加楔子板。焊接要求如下[4]：

（1）同時焊接兩個對稱的槳葉，嚴禁逐個槳葉焊接。

（2）焊接前使用氧乙炔火焰在楔子板、輪轂焊接處、槳葉焊接處進行預熱處理。

（3）采用Φ4 mm 的A102 焊條，烘干焊條（經(jīng)180℃溫度干燥1 h），直流焊機電流控制在130～150A之間，焊接方法用手工電弧焊，采用多道焊。

（4）每段焊后應清干凈焊渣，錘擊焊縫消除應力。檢查焊縫是否存在裂紋，如有裂紋則必須刨開，重新焊接處理。

（5）現(xiàn)場焊接處理完畢后，所有焊縫必須進行無損探傷檢查，要求探傷合格，否則重新處理焊縫，直至合格。

根據(jù)上述要求，開展焊接固定工作，焊接情況如圖2所示。

圖2 楔子板、"L"型板焊接情況

5 其他部分配合槳葉定槳的處理情況

5.1 機械方面

因機組已做定槳處理，槳葉操作機構在定槳運行中已失效，為防止定槳運行后相關槳葉操作機構發(fā)生異常，對有關操作機構設備進行相應處理。

（1）拆除發(fā)電機層機組受油器大、小操作油管和受油器兩根壓力油管，制作4個法蘭堵板（厚度大于20 mm）封堵現(xiàn)場保留受油器壓力油管的法蘭，對拆除的設備做好防護保管。

（2）根據(jù)受油器大、小管與發(fā)電機短軸內(nèi)部操作油管連接法蘭位置情況，使用3 mm 的膠皮制作覆蓋面，利用原操作油管緊固螺栓位置緊固覆蓋面膠皮，膠皮對應的開腔、關腔預留平壓孔洞，覆蓋面膠皮外部與發(fā)電機短軸內(nèi)部預留單邊5 mm 間隙，覆蓋面主要作用是防止在無大、小管情況下此處操作油管在運行中擺動幅度大磕碰主軸內(nèi)壁受損。

5.2 電氣方面

因4 號水輪機槳葉強制定槳運行，定槳+20°。為防止電調(diào)裝置誤動槳葉，4 號機電調(diào)裝置應做以下配合措施：

（1）槳葉運行方式放置“手動”，即將4 號機調(diào)速機柜面板的槳葉手動按鈕（&AN）按下。

（2）將4 號機上機架處的槳葉反饋裝置拆除，電調(diào)柜及監(jiān)控柜相應端子的電纜線甩出并用絕緣膠包好標記。

（3）在電調(diào)柜左側端子DP-26、DP-27 及反饋最大值調(diào)整板FKB-4，并入一臨時電位器（見圖3），總阻值1 kΩ左右，并入前先檢測中間抽頭對公共端的電阻變化是否均勻，然后電位器的電源端、中間抽頭、公共端要對應接入FKB-4、DP-26、DP-27 端子，緩慢調(diào)整電位器改變反饋輸入電壓（9.0～9.2 V），電調(diào)工控機主畫面槳葉角度顯示（20°～21°），即可鎖緊電位器，用絕緣膠封包好各裸露部分，放置穩(wěn)固，防止振動脫落。

圖3 槳葉反饋臨時電位器接線圖

（4）將電調(diào)柜的槳葉切手動繼電器JQSDJ 拔出，放置穩(wěn)固。

（5）修改電調(diào)裝置一次調(diào)頻PID 參數(shù)及大網(wǎng)PID 參數(shù)中的一次調(diào)頻死區(qū)，分別由原來的0.03、0.20 Hz統(tǒng)一改為0.3 Hz。

6 機組定槳處理后運行情況

完成4 號機定槳處理后開機試運行，監(jiān)測各部位參數(shù)與故障前基本一致，機組自動開停機正常。經(jīng)過一段時間的跟蹤監(jiān)測，得到各部軸承擺度數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 機組定槳后運行各部軸承擺度監(jiān)測結果

從表1 可以看出，西津4 號機組定槳后運行情況良好，下導、水導軸承擺度值與定槳前無明顯突變現(xiàn)象，均在電站設計規(guī)范和國家標準[5]允許的范圍內(nèi)，機組運行平穩(wěn)。

7 機組定槳運行注意事項

（1）盡可能保持4 號機組帶固定負荷運行，漿葉角度定槳+20°，在各種水頭下機組的導葉開度值不得小于表2 的規(guī)定，機組最高負荷不得超過額定出力60 MW。

表2 4號機在各種水頭下對應導葉開度值

（2）如需要調(diào)整負荷或水頭變化較大時，運行值班人員必須到現(xiàn)場監(jiān)視機組是否出現(xiàn)異常振動和擺動，如出現(xiàn)異常運行值班人員應及時調(diào)整負荷，若處理不了或威脅機組安全時，應立即申請停機處理。

（3）機組停機方式可采用正常自動停機方式，停機前需先將有功負荷減至5 MW 以下，無功負荷減至5 MWar以下，再下停機令。

（4）運行期間每2 h 對4 號機組頂蓋的振動情況、各軸承擺度和溫度等進行一次巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時立即匯報；現(xiàn)場臨時放置巡回檢查記錄本，便于巡回檢查人員記錄。

（5）設備部責任班組每天上午和下午對4號機組頂蓋的振動情況、各軸承擺度和溫度等進行一次巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況時立即匯報。

8 結語

本文針對西津電廠4號機組運行中槳葉操作機構故障，結合實際情況進行了槳葉定槳處理，定槳后機組運行正常，有效避免了汛期大量棄水風險，提高電站的發(fā)電效益。定槳處理經(jīng)驗可為類似機組故障提供參考。