水電站立式混流機組甩油原因分析與處理方法研究

紀軍

摘 要：水電站立式混流機組甩油，對于水輪發電機組的正常運行影響極大。本文主要分析了水電站油系統的重要作用、水電站立式混流機組甩油的主要原因，并提出了解決機組甩油問題的一些方法和對策，以期使得發電機組能夠高效、穩定地運行。

關鍵詞：立式混流機組甩油；原因分析；對策方法

中圖分類號：TK730 文獻標識碼：A

工程概況：珊溪水力發電廠位于文成縣境內飛云江干流上，距文成縣28km，距溫州市95km，主要建筑物有攔河壩、溢洪道、泄洪洞、發電廠房、升壓站、開關站等。引水系統和發電廠房位于大壩右岸，引水系統采用一洞二機，兩條引水洞分別向廠房4臺機組供水。電廠裝有杭州克瓦納發電機廠生產的混流立式發電機組，總裝機容量4×50MW（200MW），年平均發電量3.55億kWh，由220kV輸電線路并入華東電網。

一、水電站油系統的構成要件

水電站的油系統是指將用油系統、儲油設備、油處理設備利用管網連接起來，進而產生動力的循環系統。它的組成包括：

（一）用油系統：主要由上導推力油槽、下導推力油槽、水導推力油槽組成。一般的水輪發電機，都是將各種軸承設備安裝在油槽當中，因此，如果油槽出現甩油問題，就可能會導致內部軸承不能正常發力，影響整個油循環的使用。

（二）油處理室：主要由油泵、壓縮機和真空濾油機等設備組成，主要負責用油的凈化和輸送。

（三）其他設備：包括油化驗室儀器、藥物，吸附再生設備以及測量和控制元件等等。

（四）管網：通過各種管道網絡，將油庫、油處理室等部分連接起來的設施。

二、水電站立式混流機組甩油的原因及預防

在水輪機日常使用的過程中，應該注意觀察和維護以下幾個方面，可以有效地防止甩油現象的發生：

（一）檢查水輪機上的導油位是否正常。水輪機內油箱加油過多，會導致立式混流機組出現甩油的現象。例如：我廠在2015年3#發電機組A修過速150%試驗過程中，因上導推力油槽油位較高，試驗過程中機組轉速過高引起較大離心力，導致油槽油位溢出，造成機組轉子、定子受油漬污染。預防措施：檢修后新安裝機組做150%轉速試驗前，應查看上導推力油槽油位在允許范圍值內降至最低值，保證機組在試驗過程中不會有油溢出。一般來講，水輪機在停止運行的時候，應將其油位保持在最低值線；同時，水輪機在運行的過程當中，要保證其油位不能超過最高值，如果發現油箱內油量過多，應及時將多余的油排掉。

（二）檢查水輪機擺度是否正常。水輪機的擺度影響著油槽內用油的正常使用，如果擺度不正常，擺度過大，一旦超過規定值，極易導致甩油情況的發生。因此，一定要在立式混流機組的日常管理工作中，做好水輪機擺度的調整和檢查。

（三）檢查水輪機各個部件的密封是否正常。如果設備密封不嚴，則設備內部的油就容易在機器高速運轉時被甩出，造成機器故障。做好設備的密封工作，加固油箱蓋以及添加防溢油設備，都是保證設備密封正常的良好措施。我廠4臺機組發電機組新安裝投產后發現各油槽密封效果不好，大軸與油箱密封蓋處經常有滲漏油，且在漏油盆處發現有較多的積油，導致上下風洞內有較大的油霧，對機組安裝運行造成威脅。針對上述情況，對機組油盆進行技改，采用哈爾濱通能電氣股份有限公司TNS型接觸式密封蓋，并對油盆擋油圈進行了改造。（1）TNS型接觸式密封蓋將原來密封材質羊毛氈更改為特殊復合材料，并且其特殊復合材料能夠與大軸表面接觸，實現無間隙運行，保證了油盆的密封性；（2）對擋油圈高度適當的加高，減少油盆內的油從擋油圈處甩出。

三、機組甩油的危害

（一）威脅機組工作人員的人身安全

當油槽蓋板或者設備密封間隙發生油霧外溢現象時，如果得不到及時處理，就會破壞整個立式混流機組的運行環境，尤其是會使空氣中彌漫著一股油味。由于立式混流機組內的環境相對來講不利于氣味的擴散，因此，空氣中的油味久久不散，很大程度上會影響機組內工作和管理人員的情緒健康，進而影響他們的身體健康。

（二）造成發電機組的損傷

1.甩油會使發電機定子遭受一定的損害

（1）水輪發電機甩油會直接引起發電機線圈外層滲油，這些油脂具有一定的粘性，會將空氣中的灰塵吸附其中，一旦變成混合雜質，堵塞住發電機定子的通風孔，就會使定子線圈溫度升高，進而影響發電機的穩定運行，縮短定子線圈的壽命。

（2）如果定子線圈被水輪機甩出來的油覆蓋住，就會增加定子線圈的清理難度，不利于定子線圈的日常保養。比如，在進行發電機機組檢修的時候，如果發電機組沒有發生甩油的現象，那么保養時間通常只需要12h，而那些有甩油現象發生的機組，保養的時間則往往需要40h以上的時間，增加了工作難度和工作時間。

（3）發電機組甩油會引起定子絕緣水平下降，容易發生短路事故。當機組甩油現象發生時，由于定子線圈的通風性能變差，定子的絕緣水平也會相應下降。同時，水輪發電機甩油運行時，會有不正常的力作用到定子線圈，導致定子線圈接地，發生短路現象，損害發電機組設備。

2.甩油會引發發電機軸瓦燒毀事故

發電機機組發生甩油故障之后，機組內的環境會變得越來越差，而且當甩出的油霧在發電機定子和轉子處形成油污，造成阻塞之后，會出現劇烈的熱效應和電磁效應，加快設備的老化速度。另外，當機組運行的油位處于嚴重故障危險點而引發油味限制報警時，極易引起發電機軸瓦燒毀事故，導致發電機被迫非計劃停機。

四、甩油的處理方法研究

（一）阻止法

阻止法是指通過人為外加設備或者破壞發電機內部的壓力環境而構建的局部負壓，在機組運行時，使機組油面處于平穩狀態，進而阻止油的溢出。當葉片焊接在正常油面之下或者鏡板內側的時候，葉片浸入油內，旋轉時產生的動力可以將油面下壓，同樣可以阻止油面的升高。實踐證明，阻止法是最常用的也是最有效的防止立式混流機組甩油的措施方法。

（二）導流法

導流法就是在旋轉配件內壁上安裝阻尼溝槽的方法，這種溝槽是傾斜的，斜面朝下，當油在向上涌起的時候，溝槽的下斜面可以將油擋住，起到阻尼的作用，防止油面上溢或者涌出。

（三）阻力延長法

阻力延長法實際就是在機組內部增加一系列迷宮槽，使得本該涌出的油霧在迷宮槽中密封圈巨大阻力的作用下，被擠壓回機組內部，從而解決機組甩油的問題。阻力延長法，實際上就是通過加長油霧通道長度的方法，減弱最后噴出的油霧力量，進而起到阻尼作用。

（四）穩壓法

穩壓法主要有3種實現形式：

1.減小離心率。即通過加大旋轉部件與擋油桶之間的空隙，使得旋轉部件在旋轉的時候，相對離心率較之前減小，從而使油壓的脈沖值也相應減小，保持了油面的平穩，阻止了油霧的飛濺和上竄。

2.安裝部件。即通過加裝穩油或者擋油設備或部件的辦法，減少油霧甩出。

3.壓力平衡。在旋轉部件上鉆孔，可以使部件旋轉時，保持內外通氣壓力平衡，防止因為壓差導致的油面上升或者油霧甩出。

（五）尾水管吸力抽水法

混流水輪機在運轉的過程中，轉輪出口和尾水管進口處容易產生抵押渦帶，導致空腔氣蝕。我們可以采用尾水管真空吸力抽水法，即在尾水管處設置十字架補氣管，控制尾水管補氣量，加大排水量的方法，減少甩油現象的發生。

結語

綜上所述，在實際問題發生并且進行維護和修理的時候，相關工作人員除了要對甩油現象進行詳細分析，找出真正原因之外，還要善于創新，在掌握機械原理的基礎上，尋找出更多的簡單有效的解決方法，從而保障水電站立式混流機組的高效穩定、節能經濟的運行。

參考文獻

[1]王忠明.水輪發電機組甩油原因及解決方法探析[J].科技創新與應用，2014（21）：99-99.

[2]焦興平.高轉速發電機甩油問題分析及處理對策[J].機電信息，2015（6）：68-68，69.