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(fā)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(tǒng)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(fā)電機組能夠高效、穩(wěn)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(fā)電廠位于文成縣境內(nèi)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(fā)電廠房、升壓站、開關站等。引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房位于大壩右岸，引水系統(tǒng)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(fā)電機廠生產(chǎn)的混流立式發(fā)電機組，總裝機容量4×50MW（200MW），年平均發(fā)電量3.55億kWh，由220kV輸電線路并入華東電網(wǎng)。

一、水電站油系統(tǒng)的構成要件

水電站的油系統(tǒng)是指將用油系統(tǒng)、儲油設備、油處理設備利用管網(wǎng)連接起來，進而產(chǎn)生動力的循環(huán)系統(tǒng)。它的組成包括：

（一）用油系統(tǒng)：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(fā)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(xiàn)甩油問題，就可能會導致內(nèi)部軸承不能正常發(fā)力，影響整個油循環(huán)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(wǎng)：通過各種管道網(wǎng)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(xiàn)象的發(fā)生：

（一）檢查水輪機上的導油位是否正常。水輪機內(nèi)油箱加油過多，會導致立式混流機組出現(xiàn)甩油的現(xiàn)象。例如：我廠在2015年3#發(fā)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(nèi)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(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)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(nèi)用油的正常使用，如果擺度不正常，擺度過大，一旦超過規(guī)定值，極易導致甩油情況的發(fā)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(diào)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(nèi)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(fā)電機組新安裝投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)各油槽密封效果不好，大軸與油箱密封蓋處經(jīng)常有滲漏油，且在漏油盆處發(fā)現(xiàn)有較多的積油，導致上下風洞內(nèi)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(zhì)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(xiàn)無間隙運行，保證了油盆的密封性；（2）對擋油圈高度適當?shù)募痈撸瑴p少油盆內(nèi)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(fā)生油霧外溢現(xiàn)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(huán)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(nèi)的環(huán)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(nèi)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(fā)電機組的損傷

1.甩油會使發(fā)電機定子遭受一定的損害

（1）水輪發(fā)電機甩油會直接引起發(fā)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(zhì)，堵塞住發(fā)電機定子的通風孔，就會使定子線圈溫度升高，進而影響發(fā)電機的穩(wěn)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(yǎng)。比如，在進行發(fā)電機機組檢修的時候，如果發(fā)電機組沒有發(fā)生甩油的現(xiàn)象，那么保養(yǎng)時間通常只需要12h，而那些有甩油現(xiàn)象發(fā)生的機組，保養(yǎng)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(fā)電機組甩油會引起定子絕緣水平下降，容易發(fā)生短路事故。當機組甩油現(xiàn)象發(fā)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(fā)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(fā)生短路現(xiàn)象，損害發(fā)電機組設備。

2.甩油會引發(fā)發(fā)電機軸瓦燒毀事故

發(fā)電機機組發(fā)生甩油故障之后，機組內(nèi)的環(huán)境會變得越來越差，而且當甩出的油霧在發(fā)電機定子和轉子處形成油污，造成阻塞之后，會出現(xiàn)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(fā)油味限制報警時，極易引起發(fā)電機軸瓦燒毀事故，導致發(fā)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(fā)電機內(nèi)部的壓力環(huán)境而構建的局部負壓，在機組運行時，使機組油面處于平穩(wěn)狀態(tài)，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(nèi)側的時候，葉片浸入油內(nèi)，旋轉時產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(wěn)壓法

穩(wěn)壓法主要有3種實現(xiàn)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(wěn)，阻止了油霧的飛濺和上竄。

2.安裝部件。即通過加裝穩(wěn)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(nèi)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(chǎn)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(xiàn)象的發(fā)生。

結語

綜上所述，在實際問題發(fā)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(xiàn)象進行詳細分析，找出真正原因之外，還要善于創(chuàng)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(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的運行。

參考文獻

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