西溪電站2#機組操作油金屬顆粒污染及處理

蔡 羽 陳 鋒

(1.廣東省潮州供水樞紐水力發(fā)電中心，廣東 潮州 521011;2.廣東省源天工程公司，廣東 增城 511300)

1 概述

潮州供水樞紐西溪電站位于韓江下游西溪溪口處，燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，裝機容量2×14 MW。轉(zhuǎn)輪主要包括槳葉、轉(zhuǎn)輪體、轉(zhuǎn)輪體芯、活塞缸和槳葉傳動機構(gòu)，轉(zhuǎn)輪直徑為6000mm，缸動式結(jié)構(gòu)，輪轂比0.33，工作壓力6.3Mpa，三只槳葉。

槳葉操作系統(tǒng)由接力器缸、活塞、轉(zhuǎn)臂、連桿組成，采用缸動式結(jié)構(gòu)，活塞固定不動，系統(tǒng)受機組調(diào)速器控制，槳葉電液轉(zhuǎn)換器將調(diào)速器的電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號，壓力油經(jīng)過受油器開關(guān)腔進入接力器缸，通過接力器缸的運動，帶動連桿、轉(zhuǎn)臂操作槳葉轉(zhuǎn)動。接力器缸和轉(zhuǎn)輪體導(dǎo)向槽間設(shè)置3個導(dǎo)向鍵防止活塞缸轉(zhuǎn)動。活塞中間設(shè)有密封，活塞直徑850mm，操作油壓6.3Mpa。轉(zhuǎn)輪裝配示意圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)輪裝配示意圖

2 存在問題

2012年度檢修時，對西溪2#機組泄水錐進行解體檢查，檢查轉(zhuǎn)輪體內(nèi)拐臂等部件正常良好，但發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向抗磨滑塊有磨損痕跡。在對操作油過濾時，濾紙變黑，濾出的殘留物質(zhì)有顆粒的感覺。同時，送檢的2#機組操作油(過濾前)化驗結(jié)果顯示，油中含有鋼、鐵和銅等金屬顆粒，沉淀物含量超標。油化驗報告單截圖如圖2所示。

圖2 油化驗報告

3 原因分析

筆者分析，西溪2#機組操作油金屬顆粒污染來源大致為以下三點:(1)來自轉(zhuǎn)輪內(nèi)部機構(gòu)的正常磨損;(2)內(nèi)部構(gòu)件間非正常情況下的相磨作用;(3)油管內(nèi)壁銹和輪轂內(nèi)壁銹的脫落。

燈泡貫流式水輪發(fā)電機組的輪轂在機組操作油系統(tǒng)的最低位置，機組內(nèi)部機構(gòu)運行磨損的沉淀物隨著工作油進入輪轂，沉淀在輪轂內(nèi)，而輪轂的油流動少且緩慢，輪轂的沉淀物無法帶出。機組開停機過程中，輪轂內(nèi)的油和沉淀物一起進入轉(zhuǎn)動機構(gòu)內(nèi)，而機構(gòu)調(diào)節(jié)次數(shù)多、動力大、機組甩負停機荷動缸關(guān)閉速度快，有較大的沖擊力等多種因素導(dǎo)致輪轂內(nèi)的機件容易出現(xiàn)磨損。

燈泡貫流式水輪機的缸動式防轉(zhuǎn)動滑槽抗磨塊也是容易受磨損的薄弱環(huán)節(jié)。輪轂體內(nèi)均勻分別三條導(dǎo)向槽，缸體外有3個導(dǎo)向鍵，導(dǎo)向鍵兩邊各一塊抗磨塊，每一塊抗磨塊有6個內(nèi)六角螺絲沉降固定。抗磨塊磨損后，抗磨塊的固定螺絲容易松動甚至退出，當螺絲退出以后與導(dǎo)向槽相磨，出現(xiàn)銅、鐵金屬粉末、顆粒就不足為奇。從油化驗報告來看，缸動式防轉(zhuǎn)動抗磨塊磨損以及固定螺絲松動退出后，抗磨塊與滑槽相磨產(chǎn)生的是粉末顆粒是操作油污染的主要來源。

除此之外，來自油管壁內(nèi)脫落的鐵銹或輪轂內(nèi)壁脫落的鐵銹也是操作油污染的來源之一。

4 處理措施

4.1 拆卸轉(zhuǎn)輪的泄水錐體

在尾水管段和轉(zhuǎn)輪底部搭設(shè)腳手架，在對中轉(zhuǎn)輪泄水錐體上部尾水管內(nèi)壁處焊接吊耳一個，往下游方向1米處再焊接一個吊耳。在兩個吊耳上分別掛3噸的手拉葫蘆，通過兩個手拉葫蘆的配合，將轉(zhuǎn)輪的泄水錐體拆卸下來。

4.2 檢查轉(zhuǎn)輪輪轂內(nèi)的缸體導(dǎo)向塊和導(dǎo)向槽及其它部位，檢查發(fā)現(xiàn)缸體導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽有不同程度的磨損。

4.3 拆卸缸體抗磨塊

由于輪轂內(nèi)的空間狹窄，抗磨塊拆卸有很大的難度，缸體的導(dǎo)向塊在不同的位置里，輪轂導(dǎo)向槽遮擋到導(dǎo)向鍵上的抗磨塊的壓緊內(nèi)六角沉降螺絲，必須結(jié)合調(diào)速器的操作油和人工盤車來調(diào)整缸體在不同的位置，這樣才能拆卸每一塊抗磨塊上所有的壓緊內(nèi)六角沉降螺絲，取出抗磨塊。

4.3.1 調(diào)速器的操作油建壓0.5map。

4.3.2 手動操作調(diào)速器控制調(diào)整缸體到不同位置。

4.3.3 機組盤車控制調(diào)整缸體旋轉(zhuǎn)角度和方位。

4.3.4 起出抗磨塊上壓緊的內(nèi)六角沉降螺絲，拆卸掉缸體抗磨塊。

4.4 缸體導(dǎo)向槽和抗磨塊處理措施。(1)缸體導(dǎo)向槽現(xiàn)地修平拋光;(2)缸體導(dǎo)向鍵現(xiàn)地修平拋光。

4.5 更換新的抗磨塊

按照缸體導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽尺寸配裝新的抗磨塊，注意在抗磨塊緊固螺絲涂上鎖緊劑，防止構(gòu)件運行過程中出現(xiàn)螺絲松動。

4.6 轉(zhuǎn)輪回裝

轉(zhuǎn)輪的泄水錐體回裝時，將泄水錐體的外六角連接螺絲改為內(nèi)六角連接螺絲;將泄水錐體的外六角4.8級普通螺絲更改為內(nèi)六角8.8級的高強度連接螺絲。

按施工方案，更換3對(共6塊)新銅質(zhì)抗磨塊，調(diào)整其間隙后回裝到位，并更換8.8級內(nèi)六角螺絲M8*25，共36個;更換泄水錐外罩8.8級內(nèi)六角螺絲M30*80(加配彈簧墊、平墊)，共36個。新更換的連接螺絲擰緊前涂抹鎖緊劑，以防其松動、脫落。

對操作油進行過濾，清洗操作油有關(guān)的油箱;放空輪轂，清除沉積在輪轂內(nèi)的沉淀物，確保整個操作油系統(tǒng)油質(zhì)達標。

待轉(zhuǎn)輪全部回裝完畢后，調(diào)速器的操作油建壓至額定工作壓力，進行缸體全行程調(diào)試，測量缸體全行程的開關(guān)時間，檢查缸體全行程的開關(guān)狀態(tài)。機組調(diào)試正常后，投入運行，工況良好。

5 結(jié)語

操作油作為水輪發(fā)電機組的重要操作介質(zhì)，油質(zhì)優(yōu)劣將直接影響機組運行工況和效益發(fā)揮。因此，日常應(yīng)注意操作油油質(zhì)檢查，定期進行油質(zhì)化驗，增加光譜分析檢驗內(nèi)容，更準確地反映設(shè)備的磨損情況，對全面掌握機組的運行狀況具有重要意義。