水導甩油原因分析及處理研究

劉勐

摘 要：文章就某大型抽水蓄能電站機組在運行過程中存在水導甩油為例，根據可逆式機組水導軸承結構對其甩油原因進行分析，并提出處理方案。

關鍵詞：可逆式機組;水導甩油;原因

中圖分類號：TV734 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-088-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.042

某大型抽水蓄能電站安裝有6臺單機容量300MW的混流可逆式機組。水輪機水導為稀油潤滑、巴氏合金的筒式水導軸承，為滿足發電和抽水兩種工況不同旋轉方向油循環的要求，設置有兩個方向的進油口。主要有以下部件：瓦蓋、軸承瓦、瓦支撐架、旋轉油盤、畢托管、油冷卻器等。

1 故障簡述

某電站由于投產時間長、機組啟停頻繁、運行環境惡劣，6臺機組水導普遍存在甩油情況，其中4號機甩油情況較為嚴重。2020年12月23日2：30，在抽水穩態出現水導油位低報警，在線補油15mm，報警復歸后，3：58在抽水穩態運行時又出現水導油位低報警，在線補油15mm，報警復歸。后續在加強水導油位監測時，發現每次運行任務后都需補油5mm～10mm左右，甩油量較大[1]。

2 甩油的危害

如果在機組運行時甩油嚴重，油位降低，水導的冷卻效果下降，將導致水導瓦溫上升，甚至會引起燒瓦跳機，破壞電網系統的安全穩定狀態;另外，水導油甩出油盆會污染水質，破壞生態環境，不利于安全環保。

3 水導甩油原因分析

由于該電站在停機狀態下油位并未下降，基本可以排除旋轉油盆底部及組合縫等滲漏油的可能。根據機組停機時對水導軸承的檢查，初步判斷水導甩油的原因是由于密封損壞。根據圖紙可分析密封可能滲漏油點有兩處：

漏油點A：主軸與水導軸承上油盆端蓋連接處有一道梳齒密封，如圖1所示，在機組運行時，主軸與軸瓦之間的水導油在離心力作用下向上甩油，產生的油霧從密封縫隙中逸出。此種甩油可以在保護法蘭護罩和控制環上看到明顯且均勻的油漬，如圖2所示。根據現場情況及運行經驗，此處漏油量較少，不是漏油的主要原因。

漏油點B：旋轉油盆是轉動部件，而水導軸瓦架是靜止的，所以在兩部件之間設置有一道密封。某電站的旋轉油盆處密封形式是接觸式密封，如圖3所示。密封環固定在軸瓦架上，為固定部件，接觸式密封背后設置有彈簧片，保證密封能緊密把合。當機組在高速旋轉過程中，旋轉油盆由于油流不均衡，會產生大量的油霧、油珠;由于水導軸承的工作環境較為惡劣，且該接觸式密封材質為非金屬復合材料，在摩擦過程中會磨損，水導油質很有可能會受到污染。密封長時間與旋轉油盆摩擦，會磨損密封，當磨損量達到一定值后，無法起到密封效果，水導油會甩出;另外，彈簧片在長久工作后，可能會發生卡澀或斷裂，造成密封環無法復歸，導致密封效果不嚴。

綜上所述，根據安裝結構和現場檢查發現，旋轉油盆與其接觸的密封環磨損都很嚴重，且已超磨安裝余量1mm。該電站甩油的主要原因就是旋轉油盆與水導瓦架之間的接觸式密封磨損嚴重，接觸式密封后彈簧片卡澀、斷裂，導致密封不嚴造成甩油現象。

4 改進與處理

該電站水導軸承的密封為接觸式密封，這種密封齒沿圓周為多等分結構，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，因此在水導軸承旋轉時，可以自動跟蹤實現無間隙運行，實現無油霧冒出效果。相比而言，接觸式密封是一種較好的選擇，但存在諸多缺點，如容易磨損，污染油質等;當磨損量超過安裝余量、大軸擺度大時，會導致水導甩油;或者彈簧片卡澀時，無法完全做到徑向跟蹤，會使水導密封不嚴。處理辦法：定期對水導油質進行檢查，并及時過濾和更換水導油;檢查接觸式密封磨損程度，彈簧片是否存在卡澀或損壞斷裂，并定期調整更換;更換接觸式密封圈形式，在接觸式密封上端加裝一圈密封軟刷，保證在接觸式密封磨損后，能增強其密封效果，如圖4所示。在安裝密封時，調整減少其密封磨損余量，根據計算降低其彈簧片的彈簧力，降低其磨損量。

圖4 新型密封圈

目前，國內較為普遍的兩種水導結構形式，一種是旋轉油盆式，另一種是靜止整體式。該電站設計之初，采用的是裝有旋轉油盆的水導軸承，此種水導形式采用畢托管，以伯努利原理為其工作原理，目前國內應用還較為廣泛，但其缺點也很明顯，其水導漏油量比較嚴重，易造成成本上升、資源浪費、水質污染。靜止整體式水導軸承，其缺點是占地面積較大，需要外加循環油泵對水導油進行循環冷卻。但是因為其為靜止整體式，不需要考慮水導轉動部分與固定部分的密封問題，所以漏油少。兩種結構相比較，整體來說靜止式水導軸承更好，建議在設計之初或有條件進行改造的單位，更換為靜止整體式水導軸承，以便實現以后的檢修維護，促進系統安全穩定運行。

5 結語

旋轉油盆設計在國內比較普遍，但是其甩油情況還是不容樂觀。隨著對綠色環保的要求越來越高，消除水導甩油的任務刻不容緩，文章為水導甩油原因分析及處理提供了一些經驗，以便為其他旋轉油盆式的水導甩油事故處理提供參考。

參考文獻

[1] 李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運行與管理[M].杭州：浙江大學出版社，2013.