一起上導(dǎo)油槽油混水原因的分析與處理

曾竣波

(四川華電木里河水電開發(fā)有限公司，四川 西昌 615000)

上通壩電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)，是木里河干流(上通壩～阿布地)梯級開發(fā)的第一級電站，為閘壩引水式開發(fā)，裝有3臺80 MW立軸懸式機組。上下導(dǎo)軸承為分塊瓦結(jié)構(gòu)，水導(dǎo)軸承采用筒式瓦結(jié)構(gòu)。推力軸承和導(dǎo)軸承采用潤滑油在油槽內(nèi)部自循環(huán)的冷卻和潤滑方式。

1 油混水對機組的影響

油混水后對機組的影響有：①會形成酸性氧化物、膠質(zhì)和油泥；②水會析出油中的添加劑，造成油的相應(yīng)功能下降；③引起油的乳化，油乳化后，粘度增加，產(chǎn)生泡沫，水分破壞油膜會降低油的潤滑性，增大各部件的摩擦，引起軸承過熱，嚴重時會引起機組軸瓦的磨損[1]。

2 油混水的表現(xiàn)及判斷

當(dāng)油中混入水分后，視水分含量不同油混水的表現(xiàn)形式有所差異。水分會以溶解水、懸浮水以及沉積水三種形式存在。當(dāng)油中水分較少時(油中水分小于0.01%)主要以溶解水的形式存在于油中，該種形式下水是以極細微的顆粒溶于油中，在油中分布較均勻，油呈透明狀態(tài)。油中的溶解水超過飽和點后，常以水滴形態(tài)游離于油中，成為懸浮態(tài)水分。懸浮水過多時，會聚集沉降于設(shè)備或容器底部[2-3]。水在油中的溶解度會隨著油溫的升高而增加，所以三種存在形式之間會因溫度的變化而相互轉(zhuǎn)化。

一般情況下，由于滲漏、甩油等原因，機組油槽內(nèi)的油只會減少不會增加，所以油槽油位上漲一般都是發(fā)生了油混水的情況，但機組運行時由于機組轉(zhuǎn)動形成的離心作用以及熱膨脹等原因，油位會比停機時高。由于在機組實際運行中，可能會出現(xiàn)油混水傳感器誤報的情況，所以油混水傳感器報警后還需進行檢查以確定是否真的發(fā)生了油混水。要判斷是否發(fā)生油混水有以下三種方法：①在機組運行狀態(tài)下打開油槽蓋觀察油質(zhì)是否渾濁乳化；②在停機時放出部分冷卻油，若油中有水(水的比重比油大，靜止狀態(tài)時處于油槽底部)，可以確定油冷卻器漏水[4]；③將取出的油樣送檢。實際上油中的水分不可避免，按照標準只要油中含水量不高于100 mg/L即為合格，但即使油中含水量達到400 mg/L時，憑肉眼觀察還是無法發(fā)現(xiàn)有懸浮水的存在，前兩種方法雖然是實際生產(chǎn)中最為常用的判斷方法，但誤差較大只能發(fā)現(xiàn)嚴重油混水的情況，所以要準確判斷是否發(fā)生油混水的情況需要取油樣化驗。

3 事故過程

從2018-12-20日開始1F機組就曾多次出現(xiàn)過上導(dǎo)油槽油混水報警、復(fù)歸的情況，從1F機組上導(dǎo)油槽底部放出少量油觀察并未發(fā)現(xiàn)有油混水的情況。在此之前2F機組也曾出現(xiàn)過上導(dǎo)油槽多次油混水報警、復(fù)歸的情況，從2F機組上導(dǎo)槽底部放出少量油觀察未發(fā)現(xiàn)有油混水的情況，排空2F機組上導(dǎo)油槽油后打開上導(dǎo)油槽檢查，發(fā)現(xiàn)油混水傳感器表面附有雜質(zhì)，油混水傳感器所在凹槽處有極少量的水。由于1F機組的事故情況與2F機組當(dāng)時的事故情況相同，所以判斷應(yīng)該是同一類缺陷，再加上2019年2月即將進行小修，所以就沒有進行處理，只是加強監(jiān)視，等到小修時再處理。2019-01-03日下午兩點左右(1F機組正在運行)，運行人員巡屏發(fā)現(xiàn)1F機組上導(dǎo)油槽油位由之前的260 mm上升到283 mm，但此時1F機組上導(dǎo)油槽油混水報警并未動作，放出少量上導(dǎo)油槽油觀察未發(fā)現(xiàn)有油混水的情況，針對這個情況一方面加強監(jiān)視，另一方面繼續(xù)查找原因。2019-01-04T00:35:46開始，上位機頻繁報1F機組上導(dǎo)油槽油混水動作、復(fù)歸。維護人員認為可能是油混水傳感器發(fā)生故障，由于沒有油混水傳感器備件需從流域內(nèi)其他電站拿，維護人員建議先加強監(jiān)視，等油混水傳感器備件到后更換油混水傳感器以確定是否真的發(fā)生了油混水，暫時只有將1F機組停機。上午9點過1F機組停機，當(dāng)天下午3點左右運行人員巡屏發(fā)現(xiàn)1F機組上導(dǎo)油槽油位已降低至23.243 mm。

4 檢查情況

現(xiàn)地檢查1F機組上導(dǎo)油槽液位計，液位計磁翻板指示為零。在沒有排空上導(dǎo)油槽油的情況下，拆下液位計以確定油位是否確已降為零，松開液位計與油槽連接管路處法蘭后并沒有油流出，檢查發(fā)現(xiàn)液位計與油槽連接管路中僅剩油漬。檢查1F機組風(fēng)洞內(nèi)各處均未發(fā)現(xiàn)有油跡。查詢1F機組事故發(fā)生前后事故報警以及數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)1月3號00:00至14:00上導(dǎo)油槽油位由265 mm上漲到283 mm之后繼續(xù)緩慢上漲。2019-01-04T00:35:46開始，上位機頻繁報1F機組上導(dǎo)油槽油混水動作、復(fù)歸，00:38:41報1F機組油混水動作后就再也沒有復(fù)歸。6點至7點時上導(dǎo)油槽油位迅速上漲，8:34機組上導(dǎo)油槽油位達到349.065 mm(在油位上漲過程中1F機組一直在運行)，9:08機組停機、技術(shù)供水停泵后，上導(dǎo)油槽油位由349.043 mm開始下降，到14:58時上導(dǎo)油槽油位降至23.243 mm，之后維持不變。1F機組停機后油位迅速下降，在1F機組風(fēng)洞內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)有油跡，所以推測是上導(dǎo)油槽油冷卻器管路出現(xiàn)破損，油經(jīng)過油冷卻器管路流入循環(huán)水池(采用的技術(shù)供水方式為循環(huán)供水方式，上導(dǎo)油槽所處位置較循環(huán)水池位置要高)。當(dāng)天20點左右打開循環(huán)水池蓋板檢查，發(fā)現(xiàn)水上漂浮著少量絮狀物，但并未發(fā)現(xiàn)大量油跡，第二天中午檢查循環(huán)水池時發(fā)現(xiàn)循環(huán)水池中漂浮著大量油。2019-01-10日設(shè)備廠家及施工方人員到達現(xiàn)場，拆開上導(dǎo)油槽后，打開技術(shù)供水進行油冷卻器過水試驗，試驗發(fā)現(xiàn)油冷卻器有1根過水銅管漏水，除此以外2個油冷卻器頂上兩層有多根銅管局部(支撐板處)有明顯磨損情況。

5 事故原因分析

導(dǎo)致油冷卻器漏水的常見原因大致有：①水質(zhì)較差，致使冷卻水管內(nèi)壁磨損，最終導(dǎo)致穿孔漏水；②水壓過高導(dǎo)致冷卻水從管道連接法蘭處漏水；③密封材料長期泡在油里運行導(dǎo)致老化變脆或者密封材料在長期運行過程中磨損老化、變形，最終被水流沖裂，導(dǎo)致漏水[5]。由于采用的是循環(huán)冷卻方式，冷卻水水質(zhì)較好，所以油冷卻器銅管破損與水質(zhì)無關(guān)。通過水壓試驗發(fā)現(xiàn)冷卻器漏水處位于冷卻器銅管穿過固定鋼板處，另外還有多根銅管在這個位置出現(xiàn)磨損。顯然導(dǎo)致油冷卻器漏水的原因與水壓以及密封材料無關(guān)。

檢查中發(fā)現(xiàn)銅管穿過固定鋼板處沒有任何填充物，存在空隙。部分冷卻器銅管用手就可以輕易搖動，這部分冷卻器銅管出現(xiàn)磨損的較多，磨損面積較大，磨損位置集中在銅管穿過固定鋼板處(如圖1所示)；還有少量冷卻器銅管發(fā)生變形(如圖2所示)，在這部分變形的銅管中，有些銅管與固定鋼板的某一側(cè)貼合緊密，難以晃動，這些銅管的磨損處集中在銅管與固定鋼板接觸部分，磨損不明顯且磨損面積較小。可以判斷銅管與固定鋼板間的碰撞摩擦是造成銅管磨損的原因?？紤]到各臺機組過振區(qū)時，均出現(xiàn)廠房建筑高頻震感較為強烈且機組嘯叫聲明顯，推測可能是，機組開停機過振區(qū)振動較大導(dǎo)致了油冷卻器銅管與固定鋼板碰撞造成磨損；另外機組運行時的油流沖擊也會使油冷卻器銅管與固定鋼板碰撞造成磨損。

圖1 油冷卻器銅管穿過固定鋼板處圖

圖2 1F機組上導(dǎo)油槽油冷卻器圖

在振動以及油流沖擊的影響下，冷卻器銅管或多或少發(fā)生了一定程度的磨損，但最終只有松動的冷卻器銅管與固定鋼板間發(fā)生長時間的碰撞摩擦，導(dǎo)致磨損程度逐漸變大，最終導(dǎo)致銅管破損漏水。結(jié)合事故發(fā)生前后機組運行數(shù)據(jù)分析確定，此次事故中油流沖擊是導(dǎo)致油冷卻器銅管破損的原因。1F機組運行時，冷卻水水壓高于油壓，冷卻水通過油冷卻器銅管裂紋處進入上導(dǎo)油槽，導(dǎo)致上導(dǎo)油槽油位上漲；1F機組停機后，冷卻水中斷，上導(dǎo)油槽中的油通過油冷卻器銅管裂紋處流入循環(huán)水池，導(dǎo)致上導(dǎo)油槽油位下降。

6 事故處理

針對油冷卻器漏點的處理辦法有兩種：①更換損壞的油冷卻器，從制造廠將新的油冷卻器送至我站路途運輸?shù)臅r間過長，影響發(fā)電；②采用堵管法，這種辦法常作為臨時應(yīng)急處理措施，較為簡便。由于油冷卻器只有1根銅管破損漏水，其他受到磨損的銅管在過水試驗時并未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，所以選擇采用堵管法處理。將漏水的油冷卻器吊出上導(dǎo)油槽，采用焊接封堵破損銅管兩端板管口的方式進行應(yīng)急檢修處理。為了防止以后油冷卻器其他銅管受到振動、油流沖擊影響而再次損壞，采用白沙帶綁扎收緊并刷羊肝漆的方式，進行應(yīng)急處理，然后將油冷卻器吊入上導(dǎo)油槽，連接油冷卻器進出水管，通過技術(shù)供水系統(tǒng)對油冷卻器進行過水試驗，試驗無滲漏現(xiàn)象。注入新油后開機運行，1F機組的振動、擺度、瓦溫等數(shù)據(jù)正常。

由于冷卻器銅管間間距較小，不方便處理，所以應(yīng)急處理時只對部分冷卻器銅管進行了處理。要徹底解決油冷卻器銅管在振動、油流沖擊下與固定鋼板發(fā)生碰撞磨損的問題，需在銅管與固定鋼板間加裝填充物，消除間隙。與廠家人員協(xié)商后決定，在即將進行的小修中，對2、3F機組的上導(dǎo)油槽油冷卻器銅管按照1F機組的處理方式作臨時處理，由廠家在原油冷卻器基礎(chǔ)上在銅管與固定鋼板間的空隙處增加填充物，重新制造新的油冷卻器，便于今后的檢修予以更換。改進后的上導(dǎo)油槽油冷卻器如圖3所示。

圖3 改進后的上導(dǎo)油槽油冷卻器圖

7 結(jié) 語

透平油起著潤滑和散熱的作用，其品質(zhì)的好壞直接影響著發(fā)電機組的運行可靠性，一旦發(fā)生油混水事故，處理起來耗時長，影響發(fā)電。此次油混水事故的發(fā)生是由于冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的，針對此次上通壩電站1F機組上導(dǎo)油槽油混水原因的分析與處理，可為其他電廠解決相似問題起借鑒作用。