布侖口－公格爾水電站機組水導甩油分析及處理

黃開壽，劉武超，安剛

（1.中國水電第五工程局有限公司，四川成都610225；2.新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

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布侖口－公格爾水電站機組水導甩油分析及處理

黃開壽1，劉武超1，安剛2

（1.中國水電第五工程局有限公司，四川成都610225；2.新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

布侖口－公格爾水電站2號機組在孤網運行后出現水導甩油現象，經業主、設計單位、設備制造廠家及安裝單位共同研究后，對2號機組水導甩油情況進行相應的分析和處理。通過對水導甩油問題的改造和處理，消除了機組運行的重大安全隱患，為同類型水電站水輪機水導軸承設計、檢修、改造等提供一定的參考依據。

水斗式水輪機；水導；孤網運行；甩油處理

1　前言

布侖口－公格爾水電站位于新疆維吾爾自治區克州阿克陶縣境內，是蓋孜河中游河段梯級電站中的第一級水電站，電站3臺機組于2014年6月30日成功完成72 h試運行，正式投入商業運行。2014年12月電站經南疆電網指示做孤網運行試驗，2號機組參與了此次孤網運行試驗，運行時間為2 h。在孤網運行試驗期間機組出現了嚴重的振蕩現象，并且監控系統顯示，水導擺度及振動超標，水導瓦瓦溫上升。試驗結束后，2號機組正常運行72 h后，出現水導擺度增大，水導瓦瓦溫升高，水導油盆油位下降等現象。

2　概況

布侖口－公格爾水電站設置3臺單機容量67 MW水斗式水輪發電機組，發電機型號為SF67-12/4450，水輪機型號為CJ（PV6）-L-205/6× 16.6，電站總裝機容量200MW。年平均年發電量6.7億kW·h，額定電壓10.5 kV，額定電流4 093A，額定功率因數0.90（滯后），額定水頭607m，額定轉速500 r/min，飛逸轉速935 r/min。

水導軸承采用6塊巴氏合金瓦襯、稀油自循環潤滑軸承，其軸瓦材料為Q345C和巴氏合金。每塊瓦置于“U”型油槽內，水導油盆為靜止圓形油盆，擋油圈插入水輪機大軸軸領內，油冷卻器設置為外循環冷卻器，軸領內設置8個直徑為10mm的小孔，在“U”型油槽下部設置1根冷卻器進油管，上部設置1根冷卻器出油管，高溫油由小孔甩出，經進油管進入外循環冷卻器冷卻后由出油管進入“U”型油槽，對水導瓦進行冷卻。

2號機組在孤網運行實驗之前未出現油位下降及瓦溫升高現象，商業運行正常。電廠運行人員在經南疆電網指示后，未制定相應的孤網運行試驗方案，便進行了孤網運行試驗，長達2 h。在此期間，機組多次發生頻率、負荷的大幅振蕩，其中頻率在48~52 Hz范圍內大幅振蕩。孤網運行試驗后2號機出現了漏油現象，將水導油盆油位加至停機時最高油位140mm，2號機連續運行10 d后，觀察其停機時油位下降至95mm，但甩油情況并未停止，只是甩油量有所下降，瓦溫隨之上升。

3　水導甩油原因分析

（1）孤網運行試驗

布侖口-公格爾水電站水輪機為立軸單轉輪六噴嘴型式，配有微機調速器，經查閱調速器說明書得該調速器具有獨立的6套噴針電液控制系統和6套獨立的折向器開關量控制系統。該電站引水系統較長，額定水頭高，噴針采取的是緩慢關閉方式，關閉全程需30 s，即在轉輪和噴嘴之間安裝折向器，當機組出現大波動或甩負荷時，利用折向器關閉或開啟來保護機組安全。噴針控制單元中噴針接力器利用PID調節，保證機組出現小波動時的正常調節；折向器則是當機組轉速大于整定值時快速開啟，小于整定值時快速關閉，保證機組大波動時的正常調節，折向器的關閉時間為2 s。

孤網運行試驗中影響機組短時大幅振蕩即頻率大幅變化的主要原因是負荷突變，如果機組在額定運行情況下突然甩20%的負荷，隨著轉速和頻率的上升，導致折向器出現頻繁關閉和開啟現象，直至機組達到新的平衡點。但是每個折向器為獨立的開關量控制系統，就會出現每個折向器關閉及開啟時間的不一致。如果機組在小負荷運行情況下，在孤網里突然有一臺大功率設備啟動將會給機組帶來出力的階躍。在長達2 h的孤網運行試驗中機組功率的調節跟不上負荷的變化，但是噴針開度調節緩慢，致使噴針開度頻繁調節。并且每個噴針為獨立電液控制系統，如果每個噴針開度調節出現不統一，就會產生每個噴針的開度不一致。

在檢修過程中發現水導瓦間隙測量數據與安裝時測量數據出現了偏差。廠家設計圖紙要求水導瓦單邊瓦間隙為0.35~0.40mm，即安裝時6個水導瓦單邊瓦間隙數據均為0.37mm，檢修時測量出6個水導瓦單邊間隙數據分別為0.37mm、0.37mm、0.36mm、0.41mm、0.41mm、0.43mm，如圖1所示。說明4號、5號、6號水導瓦單邊瓦間隙數據變大，水輪機大軸處于偏心狀態。孤網運行過程中，每個噴針開度不一致的情況出現對水輪機大軸旋轉造成影響，導致水導瓦間隙變大，造成水輪機大軸偏心現象。在機組正常運行過程中，水導出現較大的振蕩及擺度增大，透平油經擋油圈甩出，是造成甩油故障的重要原因。

圖1　水導瓦單邊間隙示意圖

（2）軸領內腔出現負壓現象

在孤網運行試驗時，水導部位出現劇烈振蕩，透平油從擋油圈處甩出，使水導油盆內部的油位下降、水導瓦瓦溫上升、油溫上升、形成油霧，油霧經大軸補氣管進入呼吸器，造成呼吸器的空氣濾芯器堵塞。在機組正常運行時，由于水輪機軸的旋轉使軸領內腔形成低壓，而此時呼吸器的空氣濾芯出現堵塞，不能對大軸進行補氣，即產生負壓，使擋油圈處的油面上升，造成擋油圈的高度降低，出現甩油現象。

（3）擋油圈高度

由于機組正常運行時軸領的高速旋轉及透平油的粘滯性，使整個油盆內的油出現劇烈的紊流現象，為了防止透平油甩出，廠家設計停機時水導油盆最大油位距擋油圈上口的高度為80mm，但是由于呼吸器的空氣濾芯堵塞造成軸領內腔出現負壓現象，使擋油圈處的透平油油面上升，擋油圈的高度出現嚴重不夠現象，導致甩油。

4　水導甩油處理

根據上述分析，對2號機組水導甩油采取下列辦法進行解決：

（1）調整水導瓦間隙

根據檢修時測量的水導瓦單邊間隙數據對比廠家要求數據及初始安裝時測量數據，水導回裝時將6個水導瓦單邊瓦間隙均重新調整至0.37mm，使水輪機大軸重新回到中心位置。2號機組正常運行時，水導部位的振蕩及擺度明顯降低，對孤網運行試驗時對機組造成的水輪機大軸偏心問題進行了解決。

（2）呼吸器下部設置一個Z字形彎頭

呼吸器空氣濾芯堵塞情況，是因為油霧造成，現根據現場實際情況需在呼吸器下部使用焊接方法連接一個Z字形不銹鋼彎頭，油霧將在Z字形不銹鋼彎頭的中間平段形成油珠滑落，將不會造成呼吸器空氣濾芯的堵塞，緩解了軸領內腔形成負壓的問題。

（3）加高擋油圈高度

將擋油圈高度加高有以下兩種方法：a）使用鐵片焊接在擋油圈上。b）使用耐油耐溫橡膠495膠水粘膠在擋油圈上。考慮到此次檢修周期短，且耐油耐溫橡膠不會損傷到大軸，采用了耐油耐溫橡膠加高擋油圈高度，在原廠家設計的停機時最大油位距擋油圈上口的高度為80mm的基礎上加高50mm。

5　結束語

通過對水導甩油問題的改造和處理，消除了機組運行的重大安全隱患，保證了電站安全穩定運行，為同類型水電站水輪機水導軸承設計、檢修、改造等提供一定的參考依據。

[1]張建軍.二灘水電站機組水導、下導甩油處理方法[J].四川水力發電，2002，21（1）：70-73.

[2]杜才明，龔明.沖擊式水輪發電機組孤網運行異常對策[J].江西電力，2011，35（4）：52-55.

TK730.3+22

B

1672-5387（2016）02-0070-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.02.021

2015-06-04

黃開壽（1981-），男，工程師，從事水電站機電安裝工作。