沙灣水電站機組受油器甩油原因分析與對策

謝 琰 曾 宏 付 玉

（四川圣達水電開發有限公司，四川樂山614900）

0 引言

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區葫蘆鎮，為大渡河干流下游梯級開發中的第一級，距上游已建的銅街子水電站11.5km。 電站采用一級混合式（河床式廠房加長尾水渠）開發。 電站以發電為主，兼顧灌溉，總裝機480MW(4×120MW)，屬國家大（二）型規模電站。

沙灣電站水輪發電機組為立軸半傘型結構的軸流轉槳式機組,型號為ZZD345E－LH－850，額定出力123.1MW，額定轉速76.9r/min，固定導葉15 片，活動導葉24 片，輪葉5 片。 沙灣水電站自2010 年機組全部投產發電以來，四臺水輪發電機組受油器在實際運行中出現了不同程度的甩油現象，其中一號機組和四號機組受油器甩油嚴重，機組油壓裝置油泵啟動頻繁，這給機組調速系統的安全穩定運行帶來了隱患，對此進行原因分析，提出防范處理措施，保證機組安全穩定運行。

1 機組受油器甩油原因分析

1.1 受油器的基本結構

沙灣水電站受油器主要在機組大軸上設置有轉動套筒，在轉動套筒外設置有上、下兩個浮動密封環，能夠靈活自動調整中心，使密封間隙均勻。 同時在浮動密封環上下端均設有O 型密封圈，防止受油器兩個操作油管之間相互竄油和經上下壓環與轉動套筒之間間隙漏油，基本結構如圖1。

1.2 受油器甩油的現象

沙灣水電站一號和四號機組受油器在日常運行中，機組受油器上端部出現嚴重甩油現象，下端部漏油量基本正常，上下浮動密封環之間油孔出現油流噴射現象，機組壓油裝置油泵啟動頻繁，機組耗油量增大，壓力油溫升高，加速油質惡化，同時增加速螺桿泵各部件間的磨損，磨損產生的銅屑，使濾油器經常堵塞，當竄油量大時，則會出現輪葉操作困難等現象，大大降低了調速系統的靈敏性、穩定性，影響機組安全運行。

1.3 受油器甩油原因

受油器作為水輪機的重要部件，水輪機受油器的主要作用是將調速器壓力油自固定油管引入轉動的操作油管，并通過操作油管將壓力油輸送至輪葉接力器，以實現輪葉開度的控制。 由于壓力油需從固定部分輸送至轉動部分， 所以必然存在固定部分和轉動部分之間的密封，而這種密封往往很難保證100%可靠，所以，機組受油器必然存在一般的漏油現象。 但是沙灣水電站一號和四號機組甩油量較大，除了上述的原因具體分析如下：

（1）受油器上O 型密封圈老化、損壞

受油器O 型密封圈的作用是將受油器壓力油與外界隔絕，安裝位置如圖2 所示：

圖2 受油器O 密封圈老化損壞甩油示意圖

由圖2 可以看出，一旦O 型密封圈老化、損壞，或者與轉動軸之間配合不佳，受油器轉動部分和固定部分之間密封將會變差，壓力油將會沿著旋轉的大軸，通過受損的O 型密封圈排向外界，形成接力器甩油現象，壓力油甩油流向如圖中小箭頭所示。

（2）輪葉主配壓閥位置未能復中

由于受油器不斷向外甩油，如果主配壓閥一直處于中位，那么將不會有壓力油進行補給， 這樣操作油管內壓力油將會隨時間最終甩完，之后就不會有壓力油甩出，但是當輪葉主配壓閥未能復中，這就導致操作油管持續壓力油補給，造成受油器持續的甩油現象。 根據沙灣水電站實際運行觀察，以四號機為例，受油器右操作油管（接受油器內操作油管）溫度較左操作油管（接受油器外操作油管）高，所以就可以確定受油器右操作油管一直有壓力油供給，這樣使左操作油管一直接通回油，從而導致受油器上部甩油量較大，具體如圖3 所示。

由圖3 可以看出，受油器上油腔接通壓力油，下油腔接通回油。由于O 型密封圈老化損壞， 壓力油向上經過密封圈導致受油器持續甩油。 壓力油向下經過O 型密封圈流至受油器外操作油管，最終回油流入回油箱。

2 受油器甩油的處理措施

圖3 輪葉主配壓閥未復中甩油示意圖

沙灣水電站受油器甩油問題造成機組壓力油泵頻繁啟動，壓力油溫升高。不僅延長了壓力油泵的啟動時間，加速泵體的磨損，造成了壓力油油質變差，嚴重帥有時，威脅機組的安全運行。 所以，針對此問題提出了以下幾方面的對策：

2.1 機組檢修時，更換密封圈，調整輪葉主閥復中

O 型密封圈作為一種橡膠部件，是一種損耗品，在每次機組檢修過程中，應選擇合適的O 型密封圈進行更換，并對更換時間做好詳細記錄，以防止其過度使用損壞，預防事故于未然。仔細檢查浮動密封環或轉動套筒表面光潔度， 受油器浮動上壓環與轉動套筒之間間隙、偏差等，有毛刺或浮動密封環間隙過小時，及時打磨調整處理。同時調整輪葉主配壓閥復中，防止輪葉主配壓閥未復中，不會切斷其壓力油供給，導致持續甩油。檢修時還應全面、徹底地對回油箱、壓力油罐、輸油管道等設備進行檢查清掃，并用面團將沉積在底部的雜質粘除干凈。

2.2 日常運行中，優化機組出力，加強維護力度

機組運行時，應盡量保證機組在最優工況運行，盡量避開在低水頭、高振動區域運行，若機組長期在低負荷下運行，運行振動、擺度大、運行工況差，油質差時，使浮動密封環和O 型密封圈磨損增大，間隙變大，導致漏油量變大。 同時根據輪葉開關原理，及時調整，以沙灣水電站四號機為例，當受油器上部甩油量較大時，可增減負荷后，保持最后單步增加一次負荷，這樣機組內操作油管將會泄壓接通回油，外操作油管將會進油接通壓力油。 由于此時上腔已經泄壓，那么上腔向外的甩油量就會大大減少。

在日常運行中還應及時調整主配復中， 增加外部甩油處理措施，增加壓力油濾油頻率，加強對濾網前后壓差的監測，并嚴格按照維護周期進行濾網的清洗、更換，以防止透平油受到污染，保證油質符合要求。

3 結語

機組受油器甩油是軸流轉槳式機組常見的現象，通過分析找出機組受油器甩油的具體原因，在日常運行中優化機組出力，避免機組長期在低負荷下運行，運行振動、擺度大、工況差的區間運行，避免受油器O 型密封圈及浮動密封環的磨損。 加強機組維護保養，采取及時調整主配復中，增加壓力油濾油頻率等措施，保持設備健康運行。加強機組檢修管理，更換O 型密封圈，調整軸瓦間隙，更換機組用油。 通過采取對機組受油器甩油的防范處理措施后，沙灣水電站受油器嚴重甩油現象基本消除，有效的根除了由此影響機組安全運行的隱患。