潮州供水樞紐西溪電站2號機組調(diào)速系統(tǒng)串油故障處理

余劍鋒

(廣東省潮州供水樞紐水力發(fā)電中心，廣東 潮州 521011)

1 概 述

廣東省潮州供水樞紐水力發(fā)電中心西溪電站總裝機容量為2×14 MW，為燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，最大水頭為7.98 m，最小水頭為2.00 m，設(shè)計水頭為5.74 m，額定流量為283 m3/s，額定轉(zhuǎn)速為78.95 r/min。西溪電站2號發(fā)電機組設(shè)計裝機容量為14 MW，于2006年5月正式投運。隨著運行時間的增長，轉(zhuǎn)輪隱患問題日益突出，運行中調(diào)速器在特定區(qū)間出現(xiàn)油壓下降較快，油泵頻繁打油導(dǎo)致油溫上升，出現(xiàn)油溫過高現(xiàn)象。同時，在年度檢修油化驗報告中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪體異常磨損等現(xiàn)象。由于機組未進(jìn)行過B級以上的檢修，調(diào)速器油溫過高缺陷一直未得到消除，平常運行中機組只能帶病運行，存在較大的安全隱患。

2014年8月，運行人員發(fā)現(xiàn)西溪電站2號機組運行時調(diào)速器壓力油罐壓力下降較快，調(diào)速器油泵從空載至打油間隔由2 min縮短至45 s，槳葉操作油管頻繁充油，管路發(fā)熱，調(diào)速器油溫高達(dá)50 ℃且呈逐漸上升的趨勢，機組被迫停機。停機后查看調(diào)速器油溫曲線發(fā)現(xiàn)油溫與機組槳葉開度有關(guān)(40%～60%區(qū)間油溫明顯上升，油罐壓力及油位下降較快)，表明此區(qū)間機組轉(zhuǎn)輪存在串油現(xiàn)象。

2 原因分析

2.1 調(diào)速系統(tǒng)油溫高的原因

·調(diào)速器油泵自身原因引起。

·電液轉(zhuǎn)換器、主配壓閥、感壓閥等異常引起。

·受油器串油量過大引起。

·導(dǎo)葉接力器開關(guān)腔相互串油導(dǎo)致頻繁操作。

·轉(zhuǎn)輪(槳葉)接力器缸串油引起。

其中前四種原因均通過日常維護(hù)及年度C級檢修排查出非引起本次調(diào)速器油箱油溫過高的主要原因，尤其是運行時槳葉開度在40%～60%區(qū)間油溫明顯上升，油罐壓力及油位下降較快表明油溫過高主要原因集中在槳葉接力器缸。

2.2 轉(zhuǎn)輪接力器串油主要原因

(1)接力器缸與轉(zhuǎn)輪體芯密封采用2道φ7的O型密封圈(見圖1)，此密封不抗磨，易拉傷及老化造成串油，導(dǎo)致油泵頻繁打油，油溫升高。

圖1接力器缸與轉(zhuǎn)輪體芯密封

(2)轉(zhuǎn)輪體體芯表面存在異常磨損拉傷，這是特定區(qū)間油壓裝置壓力下降過快、油溫上升的主要原因(見圖2)。

圖2轉(zhuǎn)輪接力器串油

3 制定對策

為消除2號機組調(diào)速系統(tǒng)油溫過高缺陷，徹底消除轉(zhuǎn)輪體安全隱患，于2016年4月份開始對其進(jìn)行A級檢修。檢修拆解轉(zhuǎn)輪過程中發(fā)現(xiàn)槳葉接力器密封嚴(yán)重老化及磨損，拆出密封件如下所示(見圖3)。同時，還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪體芯表面存在大面積磨損拉傷(見圖4)。通過轉(zhuǎn)輪解體，印證了接力器串油從而導(dǎo)致調(diào)速器油溫高的原因分析；為了解決故障及消除隱患，制定出了西溪電站2號機組轉(zhuǎn)輪接力器缸串油對策處理措施(見表1)。

圖3 O型密封圈老化及磨損情況

圖4 轉(zhuǎn)輪體芯表面拉傷情況

4 對策實施

為解決轉(zhuǎn)輪體接力器缸與轉(zhuǎn)輪體芯之間的密封問題，按照對策要求，將在接力器缸新加工1道盤根槽，用異形同軸密封GTDI替換O型密封圈，修復(fù)轉(zhuǎn)輪體芯拉傷面。

4.1 密封改造

(1)將活塞缸的O型圈密封更換成異形同軸密封GTDI，異形同軸密封由1個異形的軸用階梯圈和1個異性Y形圈組成，階梯圈與活塞桿形成配合對偶面，達(dá)到密封效果。異形Y形圈具有密封作用，并對異性階梯圈提供彈力，對磨損起補償作用。適合液壓缸活塞桿的密封一般與導(dǎo)向套配合使用。異形同軸密封用于單側(cè)承壓的活塞桿，在受壓的苛刻條件下具有非常高的壓力穩(wěn)定性，具有高耐磨、低摩擦特性，無粘滑現(xiàn)象(見圖5)。

圖5異型同軸密封

(2)接力器缸新加工1道寬為21 mm、深為10 mm的槽，用于安裝異型同軸密封，如下所示(見圖6)。

圖6接力器缸加工示意

4.2 轉(zhuǎn)輪體芯修復(fù)

轉(zhuǎn)輪體體芯外表面拉傷處進(jìn)行返廠修復(fù)，修復(fù)前后如下所示(見圖7)。

圖7轉(zhuǎn)輪體芯表面拉傷修復(fù)情況

5 實施效果

西溪電站2號機組于2016年10月完成檢修，并進(jìn)行72 h試運行工作，轉(zhuǎn)輪接力器串油改造措施實施后對調(diào)速器油泵打油間隔及油溫進(jìn)行了統(tǒng)計(見表2、表3)。

表2 實施前后調(diào)速器油泵打油間隔統(tǒng)計

表3 實施前后調(diào)速器油箱油溫統(tǒng)計

以上統(tǒng)計表統(tǒng)計結(jié)果顯示，改造實施后， 調(diào)速器油泵打油間隔時間由原來的45 s延長至133 s，大幅度減少了調(diào)速器油泵打油頻率，油溫也下降了約

3.2 ℃，說明轉(zhuǎn)輪接力器串油故障得以解決。

6 結(jié) 論

西溪電站2號機組轉(zhuǎn)輪接力器缸密封經(jīng)消缺改造后，在轉(zhuǎn)輪回裝裝配后加壓試驗未發(fā)現(xiàn)漏油，機組投運后在改造前串油區(qū)帶負(fù)荷運行再沒有出現(xiàn)串油現(xiàn)象，調(diào)速器油箱油溫溫度與調(diào)速器油泵打油間隔均恢復(fù)正常值，證明轉(zhuǎn)輪接力器不再串油，機組恢復(fù)穩(wěn)定運行。

本次對調(diào)速系統(tǒng)油溫高問題的處理對今后電站其他3臺機組轉(zhuǎn)輪體密封改造具有重大參考作用，也為同類型水電站解決類似問題提供了參考。