燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障分析與處理

于金鋒

中國水利水電第三工程局制造安裝分局 陜西 西安 710000

引言

受石油能源日漸匱乏的影響，水電、風(fēng)電等清潔能源受到了人們的廣泛關(guān)注，現(xiàn)階段，面對人們對電力資源的需求量不斷上漲的情況，水電站方面可以通過對水電轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級的方式，進(jìn)一步提升自身的供電量。燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組作為一種較為先進(jìn)的水電機(jī)組，受到了業(yè)內(nèi)人士的歡迎。

1 受油器的基本情況

1.1 受油器的結(jié)構(gòu)

對燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器進(jìn)行分析可以了解到，受油器采用浮動瓦結(jié)構(gòu)，位于轉(zhuǎn)子中心體端，一般情況下，受油器主要由外殼、固定支架、浮動瓦座、圓形頂筒、排油管、發(fā)電機(jī)延伸軸或者發(fā)電機(jī)小軸等部件構(gòu)成。

1.2 受油器的工作原理

受油器主要由旋轉(zhuǎn)油管與靜止壓力油管兩部分組成，其中旋轉(zhuǎn)油管主要與受油器、槳葉進(jìn)行連接，被裝設(shè)在水輪發(fā)電機(jī)的軸內(nèi)，能夠與水輪機(jī)同步旋轉(zhuǎn)；靜止壓力油管主要與受油器、槳葉主配壓閥相連，在工作過程中能夠?qū)毫τ瓦\(yùn)輸?shù)绞苡推鳟?dāng)中。在實際工作中，受油器可以將槳葉接力器中的壓力油與水輪機(jī)輪轂油，從靜止壓力油管中轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)動的操作油管與輪轂油管當(dāng)中，然后旋轉(zhuǎn)油管中的回油將會傳遞到靜止壓力油管當(dāng)中?，F(xiàn)階段，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的槳葉接力器主要可以分成兩種，分別是活塞套筒式與活塞缸動式。受油器的具體工作原理是，調(diào)速器中的壓力油通過受油器的轉(zhuǎn)向操作油管，流入轉(zhuǎn)輪接入器，并驅(qū)動轉(zhuǎn)輪葉片的旋轉(zhuǎn)，同時經(jīng)過受油器輪轂油箱的潤滑油將流向轉(zhuǎn)輪的輪轂體?，F(xiàn)階段，為避免出現(xiàn)軸電流電蝕受油器短軸，受油器與操作油管法蘭部均安裝有絕緣材料[1]。

1.3 受油器安裝要點

在當(dāng)前受油器結(jié)構(gòu)安裝過程中，為保證受油器能夠穩(wěn)定工作，要注意以下幾點：第一，相關(guān)工作人員需要將解體的受油器與操作油管清洗干凈，并且保障操作油管連接處不漏油；第二，在安裝受油器的過程中，相關(guān)工作人員需要依據(jù)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組圖紙的實際要求，對受油器進(jìn)行調(diào)吊裝；第三，為保證受油器能夠在安裝完畢后穩(wěn)定工作，相關(guān)工作人員需要保證操作油管的白度，滿足固定瓦結(jié)構(gòu)與浮動瓦結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求；第四，相關(guān)工作人員需要控制受油器的水平偏差小于0.05mm；第五，在安裝連接受油器本體的槳葉操作油管的過程中，相關(guān)工作人員需要對受油器支架、本體的絕緣性進(jìn)行檢查，一般情況下，兩者的絕緣電阻需大于0.5M；第六，相關(guān)工作人員需要保證受油器內(nèi)部的三層油管是按內(nèi)、中、外的順序安裝，并且三層油管應(yīng)當(dāng)同心，其同心度應(yīng)小于0.05mm；第七，為保證燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組能夠穩(wěn)定工作，在受油器的日常檢修過程中，相關(guān)工作人員需要依照相關(guān)規(guī)定定期對受油器的絕緣墊、絕緣套進(jìn)行檢查、清洗、烘干，并且在發(fā)現(xiàn)絕緣層存在破損時，及時對其進(jìn)行更換處理[2]。

2 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障的主要原因

由于受油器的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在當(dāng)前的實際使用過程中，導(dǎo)致燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器出現(xiàn)故障的原因相對較多。

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象。某水電站在2017年完成燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝，但在后續(xù)近3年的時間內(nèi)該水電站并未運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組，現(xiàn)階段，對機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，機(jī)組的軸電流在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中過大，這種情況的出現(xiàn)對機(jī)組的運(yùn)行安全造成了極大的威脅。

2.1.2 故障分析。初步分析該機(jī)組出現(xiàn)故障的原因是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組放置時間過長，相關(guān)工作人員并未定時對機(jī)組進(jìn)行檢修，導(dǎo)致機(jī)組的受油器絕緣層老化，絕緣度降低，產(chǎn)生了電流回路，進(jìn)而導(dǎo)致軸電流過大，對機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)安全造成了不利影響。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象。某水電站的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行3小時后，各部分瓦溫相對正常，此時相關(guān)工作人員將其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)整為自動狀態(tài)，在15分鐘后對機(jī)組受油器進(jìn)行觀察可以發(fā)現(xiàn)輪轂油箱呼吸器中出現(xiàn)了大量的透明油，壓力油罐中的油位迅速下降，并且受油器的溫度在機(jī)組停機(jī)前持續(xù)增長。相關(guān)工作人員對受油器的槳葉進(jìn)行反復(fù)操作，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)槳葉關(guān)閉時，輪轂油箱將會冒出大量壓力油。

2.2.2 故障分析。對故障二出現(xiàn)的原因進(jìn)行初步分析，相關(guān)工作人員依據(jù)自身經(jīng)驗認(rèn)為輪轂油箱中冒出壓力油的原因可能是輪轂供油管中存在著一定量的壓力油；受油器溫度持續(xù)增長的原因可能是浮動瓦燒毀并引起受油器位置的改變。對受油器故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行深入分析，相關(guān)工作人員拆除機(jī)組中的故障受油器，并打開受油器的外殼，可以發(fā)現(xiàn)該受油器的抗磨銅套脫落，同時，為切實了解受油器溫度持續(xù)增長的原因，相關(guān)工作人員對受油器進(jìn)行繼續(xù)拆解，可以發(fā)現(xiàn)受油器軸承二、三出現(xiàn)了燒毀的情況，并且操作油管與軸承的連接處磨損較為嚴(yán)重。此時可以了解到，該受油器操作管冒油的主要原因是抗磨銅套脫落使得轉(zhuǎn)輪接力器管腔與輪轂供油腔連接到了一起，接力器管腔中的壓力油通過操作槳葉流入供油腔，然后通過反壓作用流到輪轂油箱當(dāng)中，最后從油箱的呼吸器排出。此時，浮動瓦燒毀的原因可能是轉(zhuǎn)輪接力器管腔與輪轂供油腔連接到一起后，壓力油對受油器產(chǎn)生了一定的壓力，導(dǎo)致受油器的位置發(fā)生了偏移，當(dāng)受油器的軸承與油管接觸摩擦，最終導(dǎo)致浮動瓦的燒毀。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象。某水電站的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組多次出現(xiàn)浮動瓦燒瓦故障，嚴(yán)重情況下，該發(fā)電機(jī)組還出現(xiàn)了反饋桿自焊接處斷裂的問題，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3.2 故障分析。由于該燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的主軸缺乏動平衡穩(wěn)定性，導(dǎo)致主軸在工作過程中的擺動過大，這種情況的出現(xiàn)使得浮動瓦與內(nèi)操作油管之間產(chǎn)生了極大的偏差，同時轉(zhuǎn)子的自重致使主軸發(fā)生撓度。

2.4 故障四

2.4.1 故障現(xiàn)象。某水電站燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組在安裝過程中取消了內(nèi)操作油管，在安裝完成并空載3小時后，相關(guān)工作人員聽到受油器外部操作油管發(fā)出明顯的聲響，并且用手觸摸受油器發(fā)現(xiàn)其后部明顯發(fā)熱。在發(fā)現(xiàn)問題后，相關(guān)工作人員對該機(jī)組進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)受油器的后油箱上存在明顯的劃痕，然后測量受油器后油箱與外操作油管之間的間距僅為0.5mm。

2.4.2 故障分析。由于該機(jī)組僅有中操作油管與外操作油管，因此相關(guān)工作人員對故障原因進(jìn)行初步推測認(rèn)為故障出現(xiàn)的原因可能是外油管晃動幅度過大，與后油箱之間出現(xiàn)摩擦，或者是擋油環(huán)與后油箱之間發(fā)生接觸。

2.5 故障五

2.5.1 故障現(xiàn)象。某水電站的相關(guān)工作人員在對燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行短路升流、升壓實驗的過程中，發(fā)現(xiàn)有5次保護(hù)動作機(jī)組出現(xiàn)緊急停機(jī)的現(xiàn)象，并且對機(jī)組情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)機(jī)組由大量油漏到漏油箱，漏油泵始終工作，前油箱處的輪葉開度治濕疹處有濺油現(xiàn)象。

2.5.2 故障分析。對機(jī)組油路進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，重錘關(guān)閉閥與漏油管、受油管接到了同一根漏油總管上，并且管中的油一起回到漏油箱，當(dāng)機(jī)組停機(jī)時，重錘關(guān)閉閥動作，工作人員在分析機(jī)組停機(jī)原因時并未對重錘關(guān)閉閥進(jìn)行處理。

3 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障的處理方法

在明確燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器故障的出現(xiàn)原因后，相關(guān)工作人員可以通過對其進(jìn)行針對性處理的方式，保證燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器能夠正常工作。

3.1 故障一的處理方法

面對故障一燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器絕緣層絕緣值降低導(dǎo)致軸電流過大，威脅機(jī)組運(yùn)行安全的情況，相關(guān)工作人員可以通過更換受油器絕緣層的方式解決問題，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

3.2 故障二的處理方法

故障二的故障出現(xiàn)的根本原因在于受油器的抗磨銅套發(fā)生脫落，但這一情況的出現(xiàn)不僅使得燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的浮動瓦燒毀，還使得該機(jī)組中與端蓋操作相關(guān)的抗磨環(huán)發(fā)生了嚴(yán)重的磨損，為切實解決上述問題，相關(guān)工作人員在更換抗磨環(huán)、浮動瓦的基礎(chǔ)上，對操作油管表面的磨損痕跡進(jìn)行了細(xì)致的檢查與修復(fù)。在修復(fù)工作完成后，為降低上述問題的出現(xiàn)概率，相關(guān)工作人員重新為機(jī)組安裝了受油器，并對其操作槳葉進(jìn)行了多次運(yùn)轉(zhuǎn)實驗，在實驗過程中對受油器各部件的滲油情況進(jìn)行了細(xì)致的觀察，確保滲油情況符合標(biāo)準(zhǔn)后恢復(fù)受油器的正常工作狀態(tài)[3]。

3.3 故障三的處理方法

為避免燒瓦情況的繼續(xù)出現(xiàn)，相關(guān)工作人員需要對該燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器體支撐進(jìn)行徹底的改造，并通過為其加裝環(huán)形軸的方式，抵消因軸向受力出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)。同時，相關(guān)工作人員可以通過調(diào)整浮動瓦間隙，擰緊螺栓并固定多臂支撐并通過為其裝配定位銷的方式，降低后續(xù)檢修工作的難度。

3.4 故障四的處理方法

在完成故障初步分析后，該水電站的相關(guān)工作人員為了盡快完成燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行測試，決定先采取臨時措施對故障進(jìn)行處理，具體的臨時操作方式為：將一塊厚度在2mm左右的石棉放在受油器的后油箱下端到終端的部分，并且增大后油箱與外管之間的距離到1mm，同時，使用角磨機(jī)對擋油環(huán)與后油箱相鄰的端面進(jìn)行打磨，使兩者間的間距增加。在完成初步處理后，重新啟動燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，相關(guān)工作人員仍能聽到明顯的聲響，并且出現(xiàn)了較大面積的漏油現(xiàn)象，停機(jī)并將受油器拆下后可以發(fā)現(xiàn)，受油器的后油箱與外管之間仍存在明顯的觸碰痕跡，并且導(dǎo)向瓦的瓦面出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。

對現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行深入分析，可以了解到，回復(fù)軸、導(dǎo)向瓦瓦面磨損可能是由回復(fù)軸向下擺動，同時，由于導(dǎo)向瓦瓦蓋與上游的浮動瓦之間沒有間隙，使得浮動作用無法有效得到發(fā)揮，這種情況的出現(xiàn)使得操作油管出現(xiàn)了磨損的情況。此時為切實解決上述問題：第一步，相關(guān)工作人員將受油器的后油箱取出，然后將其與外管接觸的端面車去1mm，令后油箱與接觸管之間的間隙增大到1.5mm；第二步，用備用瓦代替機(jī)組受油器磨損過于嚴(yán)重的導(dǎo)向瓦；第三步，因該水電站并未為機(jī)組準(zhǔn)備備用回復(fù)軸，為增加回復(fù)軸與導(dǎo)向瓦間的間隙，相關(guān)工作人員應(yīng)用拋光機(jī)對回復(fù)軸進(jìn)行拋光，使兩者間的間隙達(dá)到0.3mm；第四步，將一塊厚度在0.1mm的銅片墊到回復(fù)軸與油管連接處，減小油管的擺動幅度；第五步，在浮動瓦的側(cè)面削去0.1mm，保證浮動瓦有足夠的活動空間，能夠在實際工作過程中有效發(fā)揮自身的作用；第六步，將加工完成后的受油器后油箱安裝到原位置，并且在進(jìn)行受油器組裝時，相關(guān)工作人員對浮動瓦的實際間隙進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)間隙在0.07~0.09mm之間滿足燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組受油器的設(shè)計安裝規(guī)范要求，此時重新開機(jī)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組可以正常工作，沒有出現(xiàn)異常聲響，并且受油器各部分漏油情況在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[4]。

3.5 故障五的處理方法

為避免故障五的重復(fù)出現(xiàn)，相關(guān)工作人員一方面可以將重錘關(guān)閉閥漏油管與受油器的漏油管分開，另一方面可以在機(jī)組重啟后復(fù)歸重錘關(guān)閉閥。

4 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)階段，為切實滿足社會對于水電方面的需要，保證燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性成為一項極為重要的工作，受油器作為水輪發(fā)電機(jī)組中不可或缺的關(guān)鍵部件，相關(guān)工作人員可以通過明確可能導(dǎo)致受油器出現(xiàn)故障的原因，對其進(jìn)行預(yù)防，并且在故障出現(xiàn)后及時對故障進(jìn)行處理的方式，提升水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。