燈泡貫流式機(jī)組槳葉操作油內(nèi)管脫落原因分析

倪 揚(yáng)

(國家電投集團(tuán)廣西長洲水電開發(fā)有限公司，廣西 梧州 543002)

1 概 述

長洲水電站位于廣西梧州市上游12 km的潯江干流上，電站橫跨三江兩島。從右到左的建筑物是內(nèi)江廠房開關(guān)站、內(nèi)江發(fā)電廠房(6臺(tái)機(jī))、內(nèi)江泄水閘(12孔)、長洲島、中江泄水閘(15孔)、泗化洲島、外江廠房開關(guān)站、魚道、外江發(fā)電廠房(9臺(tái)機(jī))、外江泄水閘(16孔)、1號(hào)船閘、沖沙閘、2號(hào)船閘、外江右岸土壩，壩頂高程34.6 m，壩長3 521 m，庫區(qū)上游多年平均流量6 120 m3/s。電站安裝15臺(tái)單機(jī)容量42 MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量630 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量30億kW·h，是1座以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、灌溉等綜合效益的大型水利樞紐。

2 機(jī)組槳葉操作油管出現(xiàn)的問題

機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)燈泡頭受油器開、關(guān)腔密封處漏油，機(jī)組輪轂高位油箱溢油等現(xiàn)象。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)槳葉操作內(nèi)管松退并彎曲變形，使得輪轂恒壓油腔與槳葉操作油腔之間密封破壞，6.3 MPa的操作壓力油串入輪轂油腔，壓力油經(jīng)過輪轂供油管返到28 m層的輪轂高位油箱造成輪轂高位油箱溢油。同時(shí)，壓力油經(jīng)內(nèi)管一路到達(dá)下泄水錐封板的下游側(cè)腔內(nèi)，壓力油直接作用在下泄水錐封板的下游側(cè)，造成下泄水錐把合螺栓斷脫漏油。

壓力操作油經(jīng)內(nèi)管一路到達(dá)受油器端。壓力油直接作用在受油器體上游側(cè)端蓋，造成受油器本體嚴(yán)重傾斜，受油器底座有明顯變形、位移現(xiàn)象。受油器體因支撐變形，已經(jīng)發(fā)生向上游側(cè)傾斜(見圖1)。

圖1受油器支撐變形示意

3 分解檢查

3.1 受油器開、關(guān)腔密封檢查耐壓試驗(yàn)情況

關(guān)腔打壓過程中，打壓至0.5 MPa 時(shí)槳葉已轉(zhuǎn)動(dòng)，但反饋桿未動(dòng)；到4.5 MPa 時(shí)，停泵壓力緩慢下降，無法保壓。打壓過程中,受油器端的開腔有水和油的混合液體流出。開腔打壓過程中,受油器和泄水錐端的內(nèi)管口均有水和油的混合液體流出。

3.2 操作油管分解檢查過程發(fā)現(xiàn)的異常

首先將槳葉操作外管拆除，外管拆除后露出中管1，隨后拆除中管1露出內(nèi)管1，并抽拔內(nèi)管2；當(dāng)內(nèi)管2快到出口時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)管2與內(nèi)管3的絲扣連接處脫開，內(nèi)管2在靠近絲扣端發(fā)生彎曲，內(nèi)管3上的外絲扣損壞并變形。內(nèi)管3和內(nèi)管4的下游端被抽拔到上游側(cè)的4部件處時(shí)，內(nèi)管因變徑后下垂，其頭部的加強(qiáng)筋兼導(dǎo)向支撐結(jié)構(gòu)被4部件的臺(tái)階卡住不能通過，致使還隱含在大軸內(nèi)的內(nèi)管3、內(nèi)管4不能從泡頭端拔出(見圖2)。

圖2操作油管損壞變形示意

4 原因分析

(1)首先由于內(nèi)管出現(xiàn)螺紋松動(dòng)。 按常理槳葉內(nèi)管各段連接螺紋應(yīng)為左旋螺紋，也就是通常說的反絲螺牙，以使運(yùn)行內(nèi)管2下游端螺母絲扣運(yùn)行中受到的作用力是使得絲扣越來越緊。天阿機(jī)組操作油管就是采用的左旋螺紋；東電機(jī)組雖沒有采用左旋螺紋，但在連接處設(shè)計(jì)了銷釘；而哈電聯(lián)合體機(jī)組采用的是右旋螺紋，也就是常規(guī)螺紋，在運(yùn)行中受到的將是使螺紋松脫的作用力，也沒有設(shè)計(jì)安裝銷釘。另外，內(nèi)管螺紋連接處的點(diǎn)焊止動(dòng)措施不到位，點(diǎn)焊過少，運(yùn)行中造成焊點(diǎn)脫落，止動(dòng)功能消失。

(2)內(nèi)管螺紋松退后，使得內(nèi)管總長度伸長，單從內(nèi)管2、內(nèi)管3連接處螺紋松退距離就達(dá)幾十毫米，超過了內(nèi)管與反饋桿在受油器輪轂供油腔內(nèi)剩余的安全空間，造成機(jī)組關(guān)閉時(shí)反饋桿法蘭上游側(cè)端面與受油器輪轂供油腔端蓋相撞。

(3) 在內(nèi)管增長造成撞擊的作用下，受油器體逐漸向上游側(cè)傾斜、操作外管與受油器體嚴(yán)重不同心、操作內(nèi)管發(fā)生彎曲變形。

(4)內(nèi)管1與中管1的相撞，加劇了內(nèi)管的損壞，嚴(yán)重彎曲的內(nèi)管2還有可能對(duì)大軸內(nèi)的中管造成損傷。

(5)操作內(nèi)管松退并彎曲變形，使得輪轂恒壓油腔與槳葉操作中壓油腔之間密封破壞，6.3 MPa的操作油串入輪轂油腔。壓力操作油經(jīng)內(nèi)管首先到達(dá)受油器端和下泄水錐封板的下游側(cè)腔內(nèi)。強(qiáng)大的壓力直接作用在受油器體上游側(cè)端蓋和下泄水錐封

板的下游側(cè)，造成下泄水錐把合螺栓斷脫張口跑油、受油器體嚴(yán)重傾斜，端部密封損壞噴油。壓力操作油還經(jīng)過輪轂供油管到達(dá)28 m層的輪轂高位油箱造成輪轂高位油箱跑油。

5 防范措施

(1)槳葉操作油管內(nèi)管采用左旋螺紋，并安裝銷釘止動(dòng)，防止運(yùn)行中內(nèi)管松脫。

(2)定期巡檢并根據(jù)維護(hù)標(biāo)定的槳葉開度及接力器行程進(jìn)行核對(duì)，做好記錄進(jìn)行對(duì)比分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)槳葉操作系統(tǒng)存在的異常。

(3)結(jié)合機(jī)組在線監(jiān)測系統(tǒng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況的監(jiān)視，及時(shí)根據(jù)上下游水位變化情況、機(jī)組工況調(diào)整機(jī)組水頭及負(fù)荷，確保證機(jī)組在最優(yōu)工況運(yùn)行。

(4)加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)盤人員對(duì)機(jī)組及輔機(jī)參數(shù)的變化監(jiān)視及分析，盡早發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過程存在的隱患。

6 結(jié) 語

機(jī)組槳葉操作油管的內(nèi)管連接由于采用了右旋螺紋，在運(yùn)行中受到的將是使螺紋松脫的作用力，也沒有設(shè)計(jì)安裝銷釘，從而導(dǎo)致內(nèi)管松脫。螺紋松動(dòng)增加的內(nèi)管長度在受油器端無法接受，造成對(duì)中管和受油器體的沖撞。經(jīng)過多次積累，最終導(dǎo)致內(nèi)管彎曲變形、螺紋連接處密封破壞，造成爆發(fā)性串油事故。為此，對(duì)槳葉操作油管采用左旋螺紋，安裝銷釘止動(dòng)，防止運(yùn)行中內(nèi)管松脫，并加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的監(jiān)視，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。