老撾南湃水電站軸承溫度過高原因分析和處理

王志強(qiáng)，路軍義

（北方國際合作股份有限公司，北京100040）

1 概括

南湃（Nam Phay）水電站位于老撾萬象省北部Phoun區(qū)，壩址位于南俄河（Nam Ngum）支流南湃河（Nam Phay）上游峽谷，南俄河（Nam Ngum）是湄公河的1級(jí)支流。水庫正常蓄水位1140 m，設(shè)計(jì)洪水位1141.7 m，校核洪水位1143.49 m，最低發(fā)電水位1120 m，水庫總庫容2.059億m3，調(diào)節(jié)庫容1.326億m3，電站廠房位于南樂克河右岸。廠內(nèi)安裝2臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量2×43 MW，額定轉(zhuǎn)速600 r/min，額定水頭700 m，單機(jī)額定流量7 m3/s。于2017年5月8日并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行，多年平均發(fā)電量約4.2億kW·h。年利用小時(shí)數(shù)4878 h。本電站為引水式電站。

2 問題的出現(xiàn)及原因分析

南湃水電站于2017年4月22日開機(jī)，2017年5月8日2臺(tái)機(jī)組完成72 h試運(yùn)行進(jìn)入過渡運(yùn)行期，在此期間，機(jī)組運(yùn)行正常，各種技術(shù)參數(shù)都在設(shè)計(jì)及廠家規(guī)定范圍之內(nèi)。

在2臺(tái)機(jī)組分別運(yùn)行半個(gè)月后，電站運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)2臺(tái)機(jī)組各部軸承油溫、瓦溫及定子冷風(fēng)、熱風(fēng)溫度均呈上漲趨勢(shì)，各推力瓦溫度于2017年6月2日接近報(bào)警值。通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，機(jī)組油溫跟隨時(shí)間持續(xù)上漲（上導(dǎo)油溫基本每天上漲約0.1℃），瓦溫隨油溫上漲而上漲，同時(shí)，定子冷風(fēng)52℃、熱風(fēng)64℃、定子鐵心溫度90℃。

一般情況下，引起各部位瓦溫、油溫及定子溫度上漲的因素有如下幾個(gè)方面原因：①振動(dòng)擺度值增加；②油盆油位減少；③冷卻水量或壓力突然變化；④測(cè)溫元件故障出現(xiàn)誤報(bào)；⑤潤滑油質(zhì)發(fā)生變化；⑥冷卻器的冷卻效果發(fā)生變化。

在排查原因時(shí)，首先排除了機(jī)組自身結(jié)構(gòu)問題引發(fā)溫度上漲的因素，因?yàn)闄C(jī)組在出現(xiàn)問題之前平穩(wěn)運(yùn)行了半個(gè)月，如果機(jī)組結(jié)構(gòu)有問題，顯然是不可能平穩(wěn)運(yùn)行這么長(zhǎng)時(shí)間的。把溫度升高期間的運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)出來分析，瓦溫、油溫上漲時(shí)，振動(dòng)、擺度未發(fā)生明顯變化，各部位油位也無變化，且2臺(tái)機(jī)組均為同一現(xiàn)象。運(yùn)行人員對(duì)測(cè)溫元件進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果均為正常。對(duì)潤滑油質(zhì)進(jìn)行檢查，清澈無雜質(zhì)、顏色微黃，經(jīng)專業(yè)人員判斷，油質(zhì)符合要求。技術(shù)供水總管壓力0.2 MPa，進(jìn)水溫度為20℃，總排水管壓力0.05 MPa，出水溫度為22℃，冷卻水量420 m3/h，滿足廠家設(shè)計(jì)要求。

通過以上幾個(gè)方面的排查，初步認(rèn)為冷卻器進(jìn)出水溫差太小，帶走的熱量不多，說明冷卻器的散熱效果可能存在問題。

2017年6月9日，為了進(jìn)一步判定機(jī)組運(yùn)行溫度上漲原因，待機(jī)組油溫降至正常溫度后，將機(jī)組開機(jī)至空轉(zhuǎn)，2 h后各部位運(yùn)行溫度基本和帶負(fù)荷時(shí)溫度一致（不帶負(fù)荷，定子的溫度是很低的）?；九懦蚩諝饫鋮s器熱風(fēng)傳熱至上導(dǎo)軸承部位，導(dǎo)致上導(dǎo)油溫升高的因素。機(jī)組停機(jī)后，隨機(jī)拆開一個(gè)空冷器頂部堵頭，堵頭處有黃泥（圖1），初步判定：技術(shù)供水的水質(zhì)中存在泥沙和浮游物，造成冷卻器堵塞和結(jié)垢，以致于冷卻效果持續(xù)下降。

圖1

2017年6月11日，為驗(yàn)證溫度上漲原因，拆除1個(gè)1號(hào)機(jī)組的空冷器至安裝間進(jìn)行分解檢查。技術(shù)供水管壁上存在大量黃泥（圖2）；在安裝間將空冷器上端蓋拆除后，空冷器上端蓋位置存在大量黃泥，銅管內(nèi)用起子檢查也存在大量的黃泥及水垢（圖3）。同時(shí)對(duì)技術(shù)供水池進(jìn)行檢查：技術(shù)供水池內(nèi)水泵表面存在大量黃泥；水池內(nèi)上平臺(tái)有約50 mm厚的淤泥，墻壁淤泥最厚處約10 mm。

圖2

圖3

為慎重起見，又咨詢了就近的中水對(duì)外公司運(yùn)營的南立水電站，他們目前1年需對(duì)各部冷卻器拆卸清洗2次。同時(shí)，將清洗冷卻器的圖片發(fā)給我們，進(jìn)行對(duì)照后發(fā)現(xiàn)，雙方從冷卻器里清理出的污垢物幾乎一樣（見圖 4、圖 5）。

在尾水岸邊觀察尾水兩側(cè)裸露出來的部分，呈現(xiàn)的顏色和冷卻器清理出的污垢的顏色一致，尾水的顏色也呈醬色。

圖4 南湃冷卻器清理圖片

圖5 南立冷卻器清理圖片

綜上所述，基本可判斷機(jī)組各部位溫度上漲原因?yàn)椋杭夹g(shù)供水取至尾水技術(shù)供水池，水源來自庫區(qū)，存在泥沙和各種浮游物（殘留在庫區(qū)里的各種植物、樹枝等與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分解物），在長(zhǎng)期運(yùn)行中，浮游物在冷卻器內(nèi)慢慢淤積形成水垢或淤泥，造成冷卻器冷卻效果慢慢降低，機(jī)組各部位溫度慢慢升高。

3 處理過程及措施

明確各部溫度上升的原因后，電站當(dāng)即決定對(duì)上導(dǎo)冷卻器、下導(dǎo)冷卻器、空氣冷卻器進(jìn)行拆卸清洗（水導(dǎo)冷卻器由于水導(dǎo)的瓦溫和油溫都不高，暫不考慮拆卸）。

3.1 空冷器處理

拆除上蓋板。先對(duì)上蓋板進(jìn)行編號(hào)，然后用橋機(jī)將上機(jī)架外圍的上蓋板吊裝至發(fā)電機(jī)層檢修區(qū)域，并擺放整齊。再次拆除中性點(diǎn)保護(hù)罩及引出線保護(hù)罩。拆除空冷器測(cè)溫元件。拆除空冷器的熱風(fēng)、冷風(fēng)等自動(dòng)化元件，并擺放整齊，做好自動(dòng)化元件的保護(hù)措施。

拆除空冷器。用廠房橋機(jī)將空冷器吊裝至安裝間，用叉車將冷卻器轉(zhuǎn)運(yùn)至廠房外。對(duì)空冷器進(jìn)行分解，將空冷器上、下端蓋拆除，清掃上、下端蓋位置的淤泥，拆除時(shí)用鋼號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，用高壓水槍不斷對(duì)銅管進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)同時(shí)用鋼絲球捆綁在鐵絲上，不停的來回拖動(dòng)清掃銅管內(nèi)的泥土，銅管里面水質(zhì)流出來成干凈水質(zhì)即可。

空冷器組裝及壓力試驗(yàn)，上下端蓋面清掃，回裝空冷器的上、下端蓋，回裝完成后按圖紙要求進(jìn)行壓力試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后吊裝空冷器，用叉車將空冷器轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝間，用橋機(jī)對(duì)空冷器進(jìn)行安裝，回裝中性點(diǎn)保護(hù)罩及引出線保護(hù)罩，回裝空冷器測(cè)溫元件及上蓋板。空冷安裝完成。

3.2 上導(dǎo)冷卻器處理

放空上導(dǎo)軸承油槽油。用濾油器通過上導(dǎo)軸承排油管，將上導(dǎo)油槽內(nèi)的透平油排至油罐室檢修油罐。拆除機(jī)罩及電氣自動(dòng)化元件。拆除上導(dǎo)軸承。先對(duì)上軸承蓋做好位置標(biāo)記；然后用橋機(jī)將軸承蓋吊裝至發(fā)電機(jī)層檢修區(qū)域，并擺放整齊；拆除上導(dǎo)油槽內(nèi)的自動(dòng)化元件；測(cè)量軸瓦調(diào)整楔子板的高度并做好記錄；對(duì)上導(dǎo)瓦進(jìn)行編號(hào)，并吊裝至檢修區(qū)域擺放整齊；拆除上導(dǎo)軸承瓦座，拆除油冷卻器。用廠房橋機(jī)將油冷卻器吊裝至安裝間，用叉車將冷卻器轉(zhuǎn)運(yùn)至廠房外。

分解清掃油冷卻器。將冷卻器上、下端蓋拆除，清掃上、下端蓋位置的淤泥，拆除時(shí)用鋼號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，用高壓水槍不斷對(duì)銅管進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)同時(shí)用鋼絲球捆綁在鐵絲上，不停的來回拖動(dòng)清掃銅管內(nèi)的泥土。銅管里面水質(zhì)流出來成干凈水質(zhì)即可。

油冷卻器組裝及壓力試驗(yàn)。清掃完成，回裝冷卻器的上、下端蓋，回裝完成后按圖紙要求進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，清掃上導(dǎo)油盆，用汽油、破布、酒精清掃上導(dǎo)油槽，清掃完成后，用吸塵器、面團(tuán)等工具對(duì)油槽細(xì)小的雜物的進(jìn)行清理?；匮b上導(dǎo)油冷卻器。用橋機(jī)吊裝冷卻器，在冷卻器和管路安裝完成后，按圖紙要求再次對(duì)冷卻器和連接管路進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)。合格后按拆除的標(biāo)記回裝上導(dǎo)軸承及自動(dòng)化元件，最后回裝機(jī)罩及注油。

下導(dǎo)冷卻器處理和上導(dǎo)類似，這兒就不做詳細(xì)介紹。

4 處理后的效果

4.1 機(jī)組檢修前后各技術(shù)參數(shù)對(duì)比（表1～7）

表1 上導(dǎo)軸承瓦溫前后對(duì)比情況 單位：℃

表2 推力軸承瓦溫檢修前后對(duì)比情況 單位：℃

表3 下導(dǎo)軸承瓦溫檢修前后對(duì)比情況 單位：℃

表4 機(jī)組檢修前后振動(dòng)擺度對(duì)比情況 單位：μm

續(xù)表4

表5 各部軸承油溫檢修前后對(duì)比情況 單位：℃

表6 定子空氣冷卻器檢修前后冷、熱風(fēng)溫度對(duì)比情況單位：℃

表7 檢修前后上導(dǎo)瓦間隙對(duì)比記錄 單位：mm

5 處理結(jié)果

通過對(duì)上導(dǎo)冷卻器、下導(dǎo)冷卻器、定子空氣冷卻器管內(nèi)沉淀淤泥清洗后，開機(jī)運(yùn)行觀察，機(jī)組運(yùn)行正常，所有數(shù)據(jù)顯示正常。證明了造成機(jī)組各部位溫度上升的原因是技術(shù)供水水質(zhì)存在問題。

6 建議

南湃水電站的有效利用庫容為1.326億m3，在電站蓄水前，如果對(duì)庫區(qū)的清理不完全，可能導(dǎo)致庫區(qū)水質(zhì)的惡化，同時(shí)，在老撾雨季的降雨量達(dá)到全年降雨量的80%以上，在此期間，從上游和各支流流進(jìn)庫區(qū)的各種雜亂物質(zhì)應(yīng)該也是很多的，注定庫區(qū)的水質(zhì)不會(huì)很好。所以，筆者認(rèn)為該電站采取尾水取水的技術(shù)供水方案不是最佳方案，為達(dá)到一勞永逸的效果，建議電站的技術(shù)供水系統(tǒng)改造為密閉自循環(huán)供水系統(tǒng)。當(dāng)前，南湃水電站正進(jìn)行技術(shù)供水系統(tǒng)改造的準(zhǔn)備工作，具體的改造方案和改造后機(jī)組各部位的運(yùn)行效果會(huì)在后續(xù)的文章中給予闡述。