水輪機(jī)組受油器故障分析和處理措施

黃展花

摘 要：受油器是水輪機(jī)的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。結(jié)合工程實(shí)例，在介紹發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)問(wèn)題和受油器工作原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討水輪機(jī)受油器的一些故障，并針對(duì)這些故障提出處理措施，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；受油器；浮動(dòng)瓦；工作原理

中圖分類(lèi)號(hào)：TV738 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0063-02

1 機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

以總裝機(jī)容量為6 500 kW的水輪發(fā)電機(jī)組為例，該機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后調(diào)速器油壓裝置頻繁啟動(dòng)，每隔2～3 min啟動(dòng)一次，造成受油器大量漏油，影響槳葉的正常操作。漏油嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)捎诨赜筒患皶r(shí)造成溢油而被迫停機(jī)。在這種狀態(tài)下機(jī)組要繼續(xù)運(yùn)行，只得對(duì)槳葉采取手動(dòng)運(yùn)行方式，并盡量減少對(duì)槳葉進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。這種運(yùn)行方式破壞了槳葉與活動(dòng)導(dǎo)葉之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系，機(jī)組無(wú)法在最優(yōu)效率區(qū)運(yùn)行。對(duì)受油器進(jìn)行拆機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)受油器下浮動(dòng)瓦磨損嚴(yán)重，受油器磨損下的銅末隨著油流進(jìn)入電液轉(zhuǎn)換器，引起主配壓閥、事故配壓閥等精密部件卡阻、拉傷，造成溜負(fù)荷，甚至誤動(dòng)、拒動(dòng)等事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，對(duì)受油器的處理刻不容緩。

2 受油器的結(jié)構(gòu)和工作原理

受油器是水輪機(jī)槳葉操作油的引進(jìn)口，將從油壓裝置引進(jìn)的壓力油引入轉(zhuǎn)動(dòng)的操作油管，并且對(duì)槳葉轉(zhuǎn)角和槳葉接力器活塞的行程進(jìn)行指示和反饋，使槳葉和活動(dòng)導(dǎo)葉保持協(xié)聯(lián)關(guān)系。受油器操作油管與裝在發(fā)電機(jī)軸和水輪機(jī)軸內(nèi)的上、下操作油管連為一體，形成了通油的三條油路：a，b，c.操作油管外管與主軸之間的油路向上與受油器回油腔a相通，再通過(guò)回油管與油壓裝置的集油箱相通，向下與轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔相通，以減小轉(zhuǎn)輪體內(nèi)只為潤(rùn)滑槳葉機(jī)構(gòu)用的油的壓力，同時(shí)使轉(zhuǎn)輪體內(nèi)部保持一定的壓力。油路a是低壓的，油壓約為0.15～0.2 MPa。內(nèi)外操作油管之間所形成的b油路和內(nèi)管c油路分別與受油器的兩個(gè)壓力油腔（即開(kāi)啟腔和關(guān)閉腔）相通，向轉(zhuǎn)輪體內(nèi)接力器供油。

3 受油器故障和原因分析

受油器中心與操作油管旋轉(zhuǎn)中心偏離較大，超過(guò)了下浮動(dòng)瓦的最大浮動(dòng)量，下浮動(dòng)瓦在運(yùn)行時(shí)往一邊靠，使軸瓦憋勁。這種現(xiàn)象曾導(dǎo)致機(jī)組投產(chǎn)首次出現(xiàn)受油器燒瓦的情況。

受油器底座在水平方向的偏差較大，安裝后三道瓦中心線與軸線旋轉(zhuǎn)中心不重合，而瓦的端面間隙很小，使瓦出現(xiàn)憋勁現(xiàn)象。

在操作油管擺度正常的情況下，瓦無(wú)法沿徑向正常浮動(dòng)，這種情況下浮動(dòng)瓦更容易磨損。操作油管擺度偏大是造成浮動(dòng)瓦磨損的主要原因。機(jī)組操作油管分為三段：水輪機(jī)軸內(nèi)下操作油管（長(zhǎng)度約為3 650 mm）、發(fā)電機(jī)軸內(nèi)上操作油管（長(zhǎng)度約為4 080 mm）和受油器內(nèi)操作油管（長(zhǎng)度約為1 085 mm）。在電站安裝時(shí)，這三段操作油管聯(lián)接后無(wú)法進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查，油管的連接采用止口配合方式，并裝有內(nèi)、外兩道O形橡膠圈進(jìn)行密封。這樣，每次拆裝受油器后均無(wú)法對(duì)整根操作油管的擺度進(jìn)行校核，只能在安裝推力軸承后對(duì)操作油管進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查。但對(duì)擺度仍無(wú)法進(jìn)行檢查，即使安裝推力軸承后勉強(qiáng)符合設(shè)計(jì)的最大擺度，在實(shí)際運(yùn)行中還是不能解決浮動(dòng)瓦磨損的問(wèn)題。

從浮動(dòng)瓦受力情況來(lái)看，一般油壓的變動(dòng)范圍為2～4 MPa，當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，受油器上、下腔油壓平衡在2 MPa。由于下浮動(dòng)瓦的磨損最為嚴(yán)重，下面就以下浮動(dòng)瓦為例分析受力情況。下浮動(dòng)瓦的外徑為Φ205 mm，內(nèi)徑Φ155 mm，高度110 mm，重量約12 kg，在計(jì)算中重量可忽略不計(jì)。受油器下浮動(dòng)瓦在機(jī)組運(yùn)行中，要承受兩個(gè)徑向力：①由于操作油管存在擺度，受到瓦的約束，使軸產(chǎn)生變形，瓦受到一個(gè)反力的作用。②由于裝滿(mǎn)油的操作油管在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因重心位置與回轉(zhuǎn)中心軸線不同心，存在偏差而產(chǎn)生的離心力。下浮動(dòng)瓦浸泡在油中，其受力是通過(guò)楔形油膜來(lái)傳遞的，油膜按照外力的大小產(chǎn)生一定的壓力場(chǎng)，其合力作用于軸瓦，使瓦發(fā)生徑向位移。下浮動(dòng)瓦能否隨軸擺動(dòng)，取決于油膜產(chǎn)生的合力是否大于瓦的最大摩擦阻力。

為了防止浮動(dòng)瓦隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因此特設(shè)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘。安裝在浮動(dòng)瓦托板的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘與瓦端面防孔是否具備足夠的活動(dòng)間隙、銷(xiāo)釘是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求將決定浮動(dòng)瓦是否磨損。由于浮動(dòng)瓦托板與瓦端面防孔的間隙不夠大，瓦不能自由浮動(dòng)。銷(xiāo)釘強(qiáng)度不夠易被瓦碰斷，瓦隨受油器操作油管旋轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，甚至造成受油器操作油管根部斷裂。

油質(zhì)也會(huì)對(duì)浮動(dòng)瓦的磨損產(chǎn)生較大的影響，特別是在機(jī)組剛投入使用初期，由于管道清掃不干凈或遺留的焊渣脫落，雜質(zhì)進(jìn)入瓦間隙也會(huì)造成瓦的磨損。而磨損下的銅末會(huì)隨油流對(duì)調(diào)速器造成損害，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4 受油器故障的處理

針對(duì)水輪機(jī)受油器常見(jiàn)的一些故障，提出以下幾種處理措施：①在受油器與推力油槽連接處重新采用銷(xiāo)釘連接或其他固定措施。同時(shí)，每次機(jī)組大修后應(yīng)對(duì)受油器中心進(jìn)行校核，通過(guò)對(duì)受油器底座中心進(jìn)行調(diào)整，使受油器中心與操作油管軸線中心偏差較小?！端啺l(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，固定瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.20 mm，浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.30 mm。②測(cè)量受油器底座的水平偏差，要求水平度不應(yīng)大于0.05 mm/m，必要時(shí)可加墊。③將受油器操作油管與上操作油管連接處的止口去掉。由于O形密封圈壓縮量不均勻，安裝時(shí)易造成操作油管傾斜，可將O形密封圈改為紫銅板進(jìn)行密封。紫銅板使用前應(yīng)經(jīng)退火處理，可通過(guò)修刮紫銅片控制受油器操作油管的擺度值（控制在0.10～0.15即可）。同樣，大修時(shí)也可以將上操作油管和下操作油管連接處的O形密封圈改為紫銅片密封。④通過(guò)控制操作油管的擺度，最大限度地減少瓦的磨損。改變下浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到減小摩擦力的目的（見(jiàn)圖1）。⑤換瓦時(shí)必須檢查螺釘與螺孔的配合情況，保證瓦的自由浮動(dòng)量，并將下浮動(dòng)瓦的螺釘由原M5型更換為M8型，以滿(mǎn)足強(qiáng)度方面的要求。同時(shí)，可加大下浮動(dòng)瓦孔。⑥由于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，整個(gè)操作系統(tǒng)管路已比較干凈，檢修機(jī)組時(shí)，可以在清洗調(diào)速器過(guò)濾網(wǎng)時(shí)檢查受油器是否有銅末。如果發(fā)現(xiàn)有銅末，應(yīng)及時(shí)對(duì)浮動(dòng)瓦進(jìn)行檢查，對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行換油。另外，也可通過(guò)縮小下托板內(nèi)徑提高止漏性能。

受油器在按上述措施處理后，應(yīng)首先檢查其密封性能。開(kāi)機(jī)前，在靜壓作用下檢查漏油情況。將槳葉調(diào)至全關(guān)位置（葉片角度在-15°位置），關(guān)閉腔油壓為3.9 MPa，開(kāi)啟腔油壓為零。此時(shí)上浮動(dòng)瓦和中浮動(dòng)瓦起密封作用，油壓由3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為2 h。之后再將槳葉調(diào)至全開(kāi)位置（葉片角度在+13°位置），使開(kāi)啟腔油壓為3.9 MPa，關(guān)閉腔油壓為零，下浮動(dòng)瓦與中浮動(dòng)瓦起到密封作用，油壓從3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為3 h，說(shuō)明下浮動(dòng)瓦的密封性能良好。開(kāi)機(jī)后觀察油泵運(yùn)行的時(shí)間間隔，全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，油泵運(yùn)行間隔時(shí)間為40 min，限制開(kāi)度方式運(yùn)行時(shí)，間隔時(shí)間為2 h。5 結(jié)束語(yǔ)綜上所述，受油器故障對(duì)水輪機(jī)組的安全運(yùn)行影響巨大。因此，機(jī)組工作人員必須重視水輪機(jī)受油器故障的處理工作，通過(guò)不斷的探索和研究，有針對(duì)性地制訂一些切實(shí)有效的處理措施。同時(shí)，在水輪機(jī)組組裝后對(duì)操作工藝進(jìn)行檢查，保證電站安裝的精度，從而提高水輪機(jī)組的安全性。參考文獻(xiàn)[1]林愛(ài)明.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障分析與處理[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012（04）.[2]凌宇.水輪發(fā)電機(jī)組受油器結(jié)構(gòu)故障分析及其改進(jìn)[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2011（08）.〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：受油器是水輪機(jī)的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。結(jié)合工程實(shí)例，在介紹發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)問(wèn)題和受油器工作原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討水輪機(jī)受油器的一些故障，并針對(duì)這些故障提出處理措施，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；受油器；浮動(dòng)瓦；工作原理

中圖分類(lèi)號(hào)：TV738 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0063-02

1 機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

以總裝機(jī)容量為6 500 kW的水輪發(fā)電機(jī)組為例，該機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后調(diào)速器油壓裝置頻繁啟動(dòng)，每隔2～3 min啟動(dòng)一次，造成受油器大量漏油，影響槳葉的正常操作。漏油嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)捎诨赜筒患皶r(shí)造成溢油而被迫停機(jī)。在這種狀態(tài)下機(jī)組要繼續(xù)運(yùn)行，只得對(duì)槳葉采取手動(dòng)運(yùn)行方式，并盡量減少對(duì)槳葉進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。這種運(yùn)行方式破壞了槳葉與活動(dòng)導(dǎo)葉之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系，機(jī)組無(wú)法在最優(yōu)效率區(qū)運(yùn)行。對(duì)受油器進(jìn)行拆機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)受油器下浮動(dòng)瓦磨損嚴(yán)重，受油器磨損下的銅末隨著油流進(jìn)入電液轉(zhuǎn)換器，引起主配壓閥、事故配壓閥等精密部件卡阻、拉傷，造成溜負(fù)荷，甚至誤動(dòng)、拒動(dòng)等事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，對(duì)受油器的處理刻不容緩。

2 受油器的結(jié)構(gòu)和工作原理

受油器是水輪機(jī)槳葉操作油的引進(jìn)口，將從油壓裝置引進(jìn)的壓力油引入轉(zhuǎn)動(dòng)的操作油管，并且對(duì)槳葉轉(zhuǎn)角和槳葉接力器活塞的行程進(jìn)行指示和反饋，使槳葉和活動(dòng)導(dǎo)葉保持協(xié)聯(lián)關(guān)系。受油器操作油管與裝在發(fā)電機(jī)軸和水輪機(jī)軸內(nèi)的上、下操作油管連為一體，形成了通油的三條油路：a，b，c.操作油管外管與主軸之間的油路向上與受油器回油腔a相通，再通過(guò)回油管與油壓裝置的集油箱相通，向下與轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔相通，以減小轉(zhuǎn)輪體內(nèi)只為潤(rùn)滑槳葉機(jī)構(gòu)用的油的壓力，同時(shí)使轉(zhuǎn)輪體內(nèi)部保持一定的壓力。油路a是低壓的，油壓約為0.15～0.2 MPa。內(nèi)外操作油管之間所形成的b油路和內(nèi)管c油路分別與受油器的兩個(gè)壓力油腔（即開(kāi)啟腔和關(guān)閉腔）相通，向轉(zhuǎn)輪體內(nèi)接力器供油。

3 受油器故障和原因分析

受油器中心與操作油管旋轉(zhuǎn)中心偏離較大，超過(guò)了下浮動(dòng)瓦的最大浮動(dòng)量，下浮動(dòng)瓦在運(yùn)行時(shí)往一邊靠，使軸瓦憋勁。這種現(xiàn)象曾導(dǎo)致機(jī)組投產(chǎn)首次出現(xiàn)受油器燒瓦的情況。

受油器底座在水平方向的偏差較大，安裝后三道瓦中心線與軸線旋轉(zhuǎn)中心不重合，而瓦的端面間隙很小，使瓦出現(xiàn)憋勁現(xiàn)象。

在操作油管擺度正常的情況下，瓦無(wú)法沿徑向正常浮動(dòng)，這種情況下浮動(dòng)瓦更容易磨損。操作油管擺度偏大是造成浮動(dòng)瓦磨損的主要原因。機(jī)組操作油管分為三段：水輪機(jī)軸內(nèi)下操作油管（長(zhǎng)度約為3 650 mm）、發(fā)電機(jī)軸內(nèi)上操作油管（長(zhǎng)度約為4 080 mm）和受油器內(nèi)操作油管（長(zhǎng)度約為1 085 mm）。在電站安裝時(shí)，這三段操作油管聯(lián)接后無(wú)法進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查，油管的連接采用止口配合方式，并裝有內(nèi)、外兩道O形橡膠圈進(jìn)行密封。這樣，每次拆裝受油器后均無(wú)法對(duì)整根操作油管的擺度進(jìn)行校核，只能在安裝推力軸承后對(duì)操作油管進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查。但對(duì)擺度仍無(wú)法進(jìn)行檢查，即使安裝推力軸承后勉強(qiáng)符合設(shè)計(jì)的最大擺度，在實(shí)際運(yùn)行中還是不能解決浮動(dòng)瓦磨損的問(wèn)題。

從浮動(dòng)瓦受力情況來(lái)看，一般油壓的變動(dòng)范圍為2～4 MPa，當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，受油器上、下腔油壓平衡在2 MPa。由于下浮動(dòng)瓦的磨損最為嚴(yán)重，下面就以下浮動(dòng)瓦為例分析受力情況。下浮動(dòng)瓦的外徑為Φ205 mm，內(nèi)徑Φ155 mm，高度110 mm，重量約12 kg，在計(jì)算中重量可忽略不計(jì)。受油器下浮動(dòng)瓦在機(jī)組運(yùn)行中，要承受兩個(gè)徑向力：①由于操作油管存在擺度，受到瓦的約束，使軸產(chǎn)生變形，瓦受到一個(gè)反力的作用。②由于裝滿(mǎn)油的操作油管在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因重心位置與回轉(zhuǎn)中心軸線不同心，存在偏差而產(chǎn)生的離心力。下浮動(dòng)瓦浸泡在油中，其受力是通過(guò)楔形油膜來(lái)傳遞的，油膜按照外力的大小產(chǎn)生一定的壓力場(chǎng)，其合力作用于軸瓦，使瓦發(fā)生徑向位移。下浮動(dòng)瓦能否隨軸擺動(dòng)，取決于油膜產(chǎn)生的合力是否大于瓦的最大摩擦阻力。

為了防止浮動(dòng)瓦隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因此特設(shè)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘。安裝在浮動(dòng)瓦托板的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘與瓦端面防孔是否具備足夠的活動(dòng)間隙、銷(xiāo)釘是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求將決定浮動(dòng)瓦是否磨損。由于浮動(dòng)瓦托板與瓦端面防孔的間隙不夠大，瓦不能自由浮動(dòng)。銷(xiāo)釘強(qiáng)度不夠易被瓦碰斷，瓦隨受油器操作油管旋轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，甚至造成受油器操作油管根部斷裂。

油質(zhì)也會(huì)對(duì)浮動(dòng)瓦的磨損產(chǎn)生較大的影響，特別是在機(jī)組剛投入使用初期，由于管道清掃不干凈或遺留的焊渣脫落，雜質(zhì)進(jìn)入瓦間隙也會(huì)造成瓦的磨損。而磨損下的銅末會(huì)隨油流對(duì)調(diào)速器造成損害，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4 受油器故障的處理

針對(duì)水輪機(jī)受油器常見(jiàn)的一些故障，提出以下幾種處理措施：①在受油器與推力油槽連接處重新采用銷(xiāo)釘連接或其他固定措施。同時(shí)，每次機(jī)組大修后應(yīng)對(duì)受油器中心進(jìn)行校核，通過(guò)對(duì)受油器底座中心進(jìn)行調(diào)整，使受油器中心與操作油管軸線中心偏差較小?！端啺l(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，固定瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.20 mm，浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.30 mm。②測(cè)量受油器底座的水平偏差，要求水平度不應(yīng)大于0.05 mm/m，必要時(shí)可加墊。③將受油器操作油管與上操作油管連接處的止口去掉。由于O形密封圈壓縮量不均勻，安裝時(shí)易造成操作油管傾斜，可將O形密封圈改為紫銅板進(jìn)行密封。紫銅板使用前應(yīng)經(jīng)退火處理，可通過(guò)修刮紫銅片控制受油器操作油管的擺度值（控制在0.10～0.15即可）。同樣，大修時(shí)也可以將上操作油管和下操作油管連接處的O形密封圈改為紫銅片密封。④通過(guò)控制操作油管的擺度，最大限度地減少瓦的磨損。改變下浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到減小摩擦力的目的（見(jiàn)圖1）。⑤換瓦時(shí)必須檢查螺釘與螺孔的配合情況，保證瓦的自由浮動(dòng)量，并將下浮動(dòng)瓦的螺釘由原M5型更換為M8型，以滿(mǎn)足強(qiáng)度方面的要求。同時(shí)，可加大下浮動(dòng)瓦孔。⑥由于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，整個(gè)操作系統(tǒng)管路已比較干凈，檢修機(jī)組時(shí)，可以在清洗調(diào)速器過(guò)濾網(wǎng)時(shí)檢查受油器是否有銅末。如果發(fā)現(xiàn)有銅末，應(yīng)及時(shí)對(duì)浮動(dòng)瓦進(jìn)行檢查，對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行換油。另外，也可通過(guò)縮小下托板內(nèi)徑提高止漏性能。

受油器在按上述措施處理后，應(yīng)首先檢查其密封性能。開(kāi)機(jī)前，在靜壓作用下檢查漏油情況。將槳葉調(diào)至全關(guān)位置（葉片角度在-15°位置），關(guān)閉腔油壓為3.9 MPa，開(kāi)啟腔油壓為零。此時(shí)上浮動(dòng)瓦和中浮動(dòng)瓦起密封作用，油壓由3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為2 h。之后再將槳葉調(diào)至全開(kāi)位置（葉片角度在+13°位置），使開(kāi)啟腔油壓為3.9 MPa，關(guān)閉腔油壓為零，下浮動(dòng)瓦與中浮動(dòng)瓦起到密封作用，油壓從3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為3 h，說(shuō)明下浮動(dòng)瓦的密封性能良好。開(kāi)機(jī)后觀察油泵運(yùn)行的時(shí)間間隔，全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，油泵運(yùn)行間隔時(shí)間為40 min，限制開(kāi)度方式運(yùn)行時(shí)，間隔時(shí)間為2 h。5 結(jié)束語(yǔ)綜上所述，受油器故障對(duì)水輪機(jī)組的安全運(yùn)行影響巨大。因此，機(jī)組工作人員必須重視水輪機(jī)受油器故障的處理工作，通過(guò)不斷的探索和研究，有針對(duì)性地制訂一些切實(shí)有效的處理措施。同時(shí)，在水輪機(jī)組組裝后對(duì)操作工藝進(jìn)行檢查，保證電站安裝的精度，從而提高水輪機(jī)組的安全性。參考文獻(xiàn)[1]林愛(ài)明.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障分析與處理[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012（04）.[2]凌宇.水輪發(fā)電機(jī)組受油器結(jié)構(gòu)故障分析及其改進(jìn)[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2011（08）.〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：受油器是水輪機(jī)的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。結(jié)合工程實(shí)例，在介紹發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)問(wèn)題和受油器工作原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討水輪機(jī)受油器的一些故障，并針對(duì)這些故障提出處理措施，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；受油器；浮動(dòng)瓦；工作原理

中圖分類(lèi)號(hào)：TV738 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0063-02

1 機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

以總裝機(jī)容量為6 500 kW的水輪發(fā)電機(jī)組為例，該機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后調(diào)速器油壓裝置頻繁啟動(dòng)，每隔2～3 min啟動(dòng)一次，造成受油器大量漏油，影響槳葉的正常操作。漏油嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)捎诨赜筒患皶r(shí)造成溢油而被迫停機(jī)。在這種狀態(tài)下機(jī)組要繼續(xù)運(yùn)行，只得對(duì)槳葉采取手動(dòng)運(yùn)行方式，并盡量減少對(duì)槳葉進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。這種運(yùn)行方式破壞了槳葉與活動(dòng)導(dǎo)葉之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系，機(jī)組無(wú)法在最優(yōu)效率區(qū)運(yùn)行。對(duì)受油器進(jìn)行拆機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)受油器下浮動(dòng)瓦磨損嚴(yán)重，受油器磨損下的銅末隨著油流進(jìn)入電液轉(zhuǎn)換器，引起主配壓閥、事故配壓閥等精密部件卡阻、拉傷，造成溜負(fù)荷，甚至誤動(dòng)、拒動(dòng)等事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，對(duì)受油器的處理刻不容緩。

2 受油器的結(jié)構(gòu)和工作原理

受油器是水輪機(jī)槳葉操作油的引進(jìn)口，將從油壓裝置引進(jìn)的壓力油引入轉(zhuǎn)動(dòng)的操作油管，并且對(duì)槳葉轉(zhuǎn)角和槳葉接力器活塞的行程進(jìn)行指示和反饋，使槳葉和活動(dòng)導(dǎo)葉保持協(xié)聯(lián)關(guān)系。受油器操作油管與裝在發(fā)電機(jī)軸和水輪機(jī)軸內(nèi)的上、下操作油管連為一體，形成了通油的三條油路：a，b，c.操作油管外管與主軸之間的油路向上與受油器回油腔a相通，再通過(guò)回油管與油壓裝置的集油箱相通，向下與轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔相通，以減小轉(zhuǎn)輪體內(nèi)只為潤(rùn)滑槳葉機(jī)構(gòu)用的油的壓力，同時(shí)使轉(zhuǎn)輪體內(nèi)部保持一定的壓力。油路a是低壓的，油壓約為0.15～0.2 MPa。內(nèi)外操作油管之間所形成的b油路和內(nèi)管c油路分別與受油器的兩個(gè)壓力油腔（即開(kāi)啟腔和關(guān)閉腔）相通，向轉(zhuǎn)輪體內(nèi)接力器供油。

3 受油器故障和原因分析

受油器中心與操作油管旋轉(zhuǎn)中心偏離較大，超過(guò)了下浮動(dòng)瓦的最大浮動(dòng)量，下浮動(dòng)瓦在運(yùn)行時(shí)往一邊靠，使軸瓦憋勁。這種現(xiàn)象曾導(dǎo)致機(jī)組投產(chǎn)首次出現(xiàn)受油器燒瓦的情況。

受油器底座在水平方向的偏差較大，安裝后三道瓦中心線與軸線旋轉(zhuǎn)中心不重合，而瓦的端面間隙很小，使瓦出現(xiàn)憋勁現(xiàn)象。

在操作油管擺度正常的情況下，瓦無(wú)法沿徑向正常浮動(dòng)，這種情況下浮動(dòng)瓦更容易磨損。操作油管擺度偏大是造成浮動(dòng)瓦磨損的主要原因。機(jī)組操作油管分為三段：水輪機(jī)軸內(nèi)下操作油管（長(zhǎng)度約為3 650 mm）、發(fā)電機(jī)軸內(nèi)上操作油管（長(zhǎng)度約為4 080 mm）和受油器內(nèi)操作油管（長(zhǎng)度約為1 085 mm）。在電站安裝時(shí)，這三段操作油管聯(lián)接后無(wú)法進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查，油管的連接采用止口配合方式，并裝有內(nèi)、外兩道O形橡膠圈進(jìn)行密封。這樣，每次拆裝受油器后均無(wú)法對(duì)整根操作油管的擺度進(jìn)行校核，只能在安裝推力軸承后對(duì)操作油管進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查。但對(duì)擺度仍無(wú)法進(jìn)行檢查，即使安裝推力軸承后勉強(qiáng)符合設(shè)計(jì)的最大擺度，在實(shí)際運(yùn)行中還是不能解決浮動(dòng)瓦磨損的問(wèn)題。

從浮動(dòng)瓦受力情況來(lái)看，一般油壓的變動(dòng)范圍為2～4 MPa，當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，受油器上、下腔油壓平衡在2 MPa。由于下浮動(dòng)瓦的磨損最為嚴(yán)重，下面就以下浮動(dòng)瓦為例分析受力情況。下浮動(dòng)瓦的外徑為Φ205 mm，內(nèi)徑Φ155 mm，高度110 mm，重量約12 kg，在計(jì)算中重量可忽略不計(jì)。受油器下浮動(dòng)瓦在機(jī)組運(yùn)行中，要承受兩個(gè)徑向力：①由于操作油管存在擺度，受到瓦的約束，使軸產(chǎn)生變形，瓦受到一個(gè)反力的作用。②由于裝滿(mǎn)油的操作油管在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因重心位置與回轉(zhuǎn)中心軸線不同心，存在偏差而產(chǎn)生的離心力。下浮動(dòng)瓦浸泡在油中，其受力是通過(guò)楔形油膜來(lái)傳遞的，油膜按照外力的大小產(chǎn)生一定的壓力場(chǎng)，其合力作用于軸瓦，使瓦發(fā)生徑向位移。下浮動(dòng)瓦能否隨軸擺動(dòng)，取決于油膜產(chǎn)生的合力是否大于瓦的最大摩擦阻力。

為了防止浮動(dòng)瓦隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因此特設(shè)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘。安裝在浮動(dòng)瓦托板的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)釘與瓦端面防孔是否具備足夠的活動(dòng)間隙、銷(xiāo)釘是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求將決定浮動(dòng)瓦是否磨損。由于浮動(dòng)瓦托板與瓦端面防孔的間隙不夠大，瓦不能自由浮動(dòng)。銷(xiāo)釘強(qiáng)度不夠易被瓦碰斷，瓦隨受油器操作油管旋轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，甚至造成受油器操作油管根部斷裂。

油質(zhì)也會(huì)對(duì)浮動(dòng)瓦的磨損產(chǎn)生較大的影響，特別是在機(jī)組剛投入使用初期，由于管道清掃不干凈或遺留的焊渣脫落，雜質(zhì)進(jìn)入瓦間隙也會(huì)造成瓦的磨損。而磨損下的銅末會(huì)隨油流對(duì)調(diào)速器造成損害，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4 受油器故障的處理

針對(duì)水輪機(jī)受油器常見(jiàn)的一些故障，提出以下幾種處理措施：①在受油器與推力油槽連接處重新采用銷(xiāo)釘連接或其他固定措施。同時(shí)，每次機(jī)組大修后應(yīng)對(duì)受油器中心進(jìn)行校核，通過(guò)對(duì)受油器底座中心進(jìn)行調(diào)整，使受油器中心與操作油管軸線中心偏差較小?！端啺l(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，固定瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.20 mm，浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)一般不大于0.30 mm。②測(cè)量受油器底座的水平偏差，要求水平度不應(yīng)大于0.05 mm/m，必要時(shí)可加墊。③將受油器操作油管與上操作油管連接處的止口去掉。由于O形密封圈壓縮量不均勻，安裝時(shí)易造成操作油管傾斜，可將O形密封圈改為紫銅板進(jìn)行密封。紫銅板使用前應(yīng)經(jīng)退火處理，可通過(guò)修刮紫銅片控制受油器操作油管的擺度值（控制在0.10～0.15即可）。同樣，大修時(shí)也可以將上操作油管和下操作油管連接處的O形密封圈改為紫銅片密封。④通過(guò)控制操作油管的擺度，最大限度地減少瓦的磨損。改變下浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到減小摩擦力的目的（見(jiàn)圖1）。⑤換瓦時(shí)必須檢查螺釘與螺孔的配合情況，保證瓦的自由浮動(dòng)量，并將下浮動(dòng)瓦的螺釘由原M5型更換為M8型，以滿(mǎn)足強(qiáng)度方面的要求。同時(shí)，可加大下浮動(dòng)瓦孔。⑥由于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，整個(gè)操作系統(tǒng)管路已比較干凈，檢修機(jī)組時(shí)，可以在清洗調(diào)速器過(guò)濾網(wǎng)時(shí)檢查受油器是否有銅末。如果發(fā)現(xiàn)有銅末，應(yīng)及時(shí)對(duì)浮動(dòng)瓦進(jìn)行檢查，對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行換油。另外，也可通過(guò)縮小下托板內(nèi)徑提高止漏性能。

受油器在按上述措施處理后，應(yīng)首先檢查其密封性能。開(kāi)機(jī)前，在靜壓作用下檢查漏油情況。將槳葉調(diào)至全關(guān)位置（葉片角度在-15°位置），關(guān)閉腔油壓為3.9 MPa，開(kāi)啟腔油壓為零。此時(shí)上浮動(dòng)瓦和中浮動(dòng)瓦起密封作用，油壓由3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為2 h。之后再將槳葉調(diào)至全開(kāi)位置（葉片角度在+13°位置），使開(kāi)啟腔油壓為3.9 MPa，關(guān)閉腔油壓為零，下浮動(dòng)瓦與中浮動(dòng)瓦起到密封作用，油壓從3.9 MPa降為3.5 MPa的時(shí)間為3 h，說(shuō)明下浮動(dòng)瓦的密封性能良好。開(kāi)機(jī)后觀察油泵運(yùn)行的時(shí)間間隔，全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，油泵運(yùn)行間隔時(shí)間為40 min，限制開(kāi)度方式運(yùn)行時(shí)，間隔時(shí)間為2 h。5 結(jié)束語(yǔ)綜上所述，受油器故障對(duì)水輪機(jī)組的安全運(yùn)行影響巨大。因此，機(jī)組工作人員必須重視水輪機(jī)受油器故障的處理工作，通過(guò)不斷的探索和研究，有針對(duì)性地制訂一些切實(shí)有效的處理措施。同時(shí)，在水輪機(jī)組組裝后對(duì)操作工藝進(jìn)行檢查，保證電站安裝的精度，從而提高水輪機(jī)組的安全性。參考文獻(xiàn)[1]林愛(ài)明.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障分析與處理[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012（04）.[2]凌宇.水輪發(fā)電機(jī)組受油器結(jié)構(gòu)故障分析及其改進(jìn)[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2011（08）.〔編輯：劉曉芳〕