都平水電站燈泡貫流式機組受油器結構改造

林波弟

(肇慶市賀江電力發展有限公司，廣東 肇慶 526551)

1 概 述

都平水電站位于廣東省封開縣西江支流的賀江上，為徑流梯級電站，是肇慶市賀江電力發展有限公司對賀江進行梯級開發的第2座電站，總裝機容量2×15 MW，屬燈泡貫流式機組，2臺機組分別于1992年11月和1993年4月投產發電。

受油器是水輪發電機組的一個重要部件，它是通過固定的殼體經旋轉軸進行油源輸送的一種轉換裝置，用于外部的高壓油通過靜止的管路系統連續注入主軸上的相應進口中；并通過該壓力油操作活塞機構動作，調整水輪機槳葉的轉動，從而達到調節。該機組受油器由于是較早開發的第一代受油器，屬于發電機組的關鍵并且易于出故障的設備。

2 故障現象及原因分析

2020年8月2日，電站1號發電機帶滿負荷運行，機組在運行中槳葉自動全關至零，之后無法動作，監控后臺顯示調速器隨動系統故障。由于失去槳葉協聯關系，機組負荷減少，振動加大，被迫停機。

電站檢修管理人員根據故障現象，結合機組運行歷史情況，初步判定故障原因出自受油器。電站立即啟動機組檢修程序，在排油管排油過程中發現軸承滾珠及金屬碎片。拆下受油器發現軸承外圈及滾珠蓋已損壞，部分滾珠已丟失(見圖1、圖2)。

圖1 排油管及轉輪體內清掃的滾珠及碎片

圖2 受油器軸承體損壞

從受油器圖紙結構分析，軸承碎片有可能隨著操作油管進入轉輪槳葉活塞缸。為避免轉輪體損傷進一步擴大，電站立即將轉輪進行大修。根據檢修記錄，這臺機組每年維護時都有更換受油器軸承，究其原因是該機組中心軸線和預埋件垂直度存在偏差，軸承面受力不均，造成軸承容易磨損。

3 改造方案

3.1 改造背景

為進一步提升設備的無人值守能力，降低巡檢要求，需要對目前已經有的部分易于發生危險的關鍵點進行現代化升級改造，進行技術創新，提升設備的安全性能。目前，所涉及的受油器即為這樣的一個關鍵點。當前的受油器由于是較早開發的第一代受油器，屬于發電機組的關鍵并且易于出故障的設備，隨著電站對無人值守要求的提高，對受油器的改造勢在必行。

當前，貫流機組行業普遍采用第三代受油器，新型受油器具有安裝簡便、結構簡單、使用壽命長等優點，就使用情況來看，可以通過適當的技術升級，將第三代受油器運用到現在的第一代受油器技術改造上來。

3.2 新型受油器的結構原理

新型的受油器為全浮動受油器，用于代替傳統的一代受油器，通過巧妙的設計，可將新型受油器完美的應用到第一代受油器的改造中。新型受油器可提升電站的運行安全性，降低電站受油器安裝要求；并且由于減少了壓力油泄流量，減少了調速器油壓裝置油泵的啟動次數，從而可節省能源，延長油壓裝置油泵的使用壽命，實現電站綠色運行。

該受油器采用全浮動結構，受油器體與浮動瓦做成一體，受油器通過連接主軸的受油軸連接，受油器體完全由受油軸支撐，在機組發生振動及擺動時，受油器體隨同受油軸一起振動和擺動。受油器體內腔分成3個油腔，分別與原主軸的3個油腔聯通，這3個油腔的外側通過油管與調速系統的油管路進行軟連接(軟管連接)。受油器體內部與受油器軸配合部分全部澆注采用巴士合金材料，這樣在兩者配合滑動時，由巴士合金材料支撐受油器體。受油器體與外界的連接全部采用軟連接，以使受油器體在發生擺動時，通過軟管消除連接油管對受油器體擺動的約束，避免受油器體密封與受油軸發生硬接觸摩擦，導致密封失效。在受油器體上游側，設計有專門的反饋機構，用于反饋槳葉活塞位置，從而反饋槳葉位置，為調速器槳葉調整提供數據基礎。該反饋裝置的回復軸承位于受油器體之外，不會因為軸承損壞導致滾珠等進入轉輪體內，完全避免對機組運行造成安全隱患。

為了保證與原有槳葉主軸內操作油管的連接，在受油器與原操作油管之間，設計有專門的油路轉換機構，以保證現有的受油器油路通道與原操作油管各油路通道順利連接，最終實現原設計功能。針對該機組運行的實際情況，改造后可避免受油器軸承因受力不均容易損壞，軸承滾珠及金屬碎片進入轉輪活塞缸使故障擴大的情況(見圖3)。

圖3 新型受油器結構示意

4 結 語

采用該新型技術對原有受油器進行技術改造，提升了設備的安全性能及使用考命，同時降低了消耗，實現綠色運行。

采用新型受油器后，調速器主油泵的啟動時間間隔大大增加，不僅節約電量，還延長了油泵的使用時長，提升了設備的檢修間隔，節約了檢修更換成本。另外，該受油器體使用壽命長，在一個大修期間內，不需要對受油器進行檢修。同時，該受油器安裝特別方便，在正常情況下，原受油軸安裝需要進行多次盤車，通常盤車需要耗費3～5 d時間；而新型受油器安裝僅需要1次盤車，因為使用軟連接，大大節省了盤車次數，這樣簡化了安裝程序，節約了安裝和維修成本。