一種水電機(jī)組水導(dǎo)瓦溫高處理方法

劉元峰，何鴻翔，吳一凡

（1.廣東能源集團(tuán)新豐江發(fā)電公司檢修部，廣東河源 517099；2.華中科技大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，湖北武漢 430074）

水導(dǎo)軸承系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組的重要部分，而水導(dǎo)瓦溫對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要［1－3］。廣東省能源集團(tuán)流溪河發(fā)電公司安裝有4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，日常運(yùn)行過程中機(jī)組經(jīng)常發(fā)生水導(dǎo)瓦溫高問題。為了徹底解決此類問題，保證電廠機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，創(chuàng)造出更高經(jīng)濟(jì)效益，亟需提出簡單高效的解決方案［4－5］。

因此，本文通過分析處理，最終成功地解決了水導(dǎo)瓦溫高的問題。

1 設(shè)備概況

廣東省能源集團(tuán)流溪河發(fā)電公司安裝有4臺(tái)裝機(jī)容量為12 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號(hào)為TS－260／135－12，水輪機(jī)型號(hào)為HLA553－LJ－140，額定轉(zhuǎn)速為500 r／min，設(shè)計(jì)水頭為97.5 m。水導(dǎo)軸承采用筒式鎢金瓦結(jié)構(gòu)，水導(dǎo)軸承油循環(huán)方式為冷油由旋轉(zhuǎn)油盆從瓦面斜油溝上升，帶走水導(dǎo)瓦熱量，進(jìn)入水導(dǎo)冷油器冷卻后，溢流至水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)油盆。

2 存在的問題

該公司4臺(tái)機(jī)組經(jīng)常發(fā)生水導(dǎo)高瓦溫問題，導(dǎo)致檢修頻繁，水導(dǎo)高瓦溫導(dǎo)致的檢修如表1所示，嚴(yán)重浪費(fèi)人力和物力，影響到水電機(jī)組的等效可用系數(shù)和穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 流溪河發(fā)電公司4臺(tái)機(jī)組近10年水導(dǎo)瓦溫高處理統(tǒng)計(jì)

2017年以前，當(dāng)發(fā)生水導(dǎo)瓦溫高時(shí)，處理思路主要如下：

1）懷疑盤車擺度會(huì)變大，每次搶修均進(jìn)行機(jī)組重新盤車，將水導(dǎo)擺度處理至合格范圍內(nèi)；

2）將筒式水導(dǎo)瓦通過在把合面加描圖紙的方法，增大水導(dǎo)瓦總間隙；

3）將上、下導(dǎo)瓦間隙適當(dāng)放小，以減輕水導(dǎo)瓦的負(fù)擔(dān)；

4）水導(dǎo)瓦瓦面修刮，以增大接觸面，減小局部發(fā)熱的可能性；

5）提高水導(dǎo)軸承油循環(huán)速度，增加冷卻水壓力，提高冷卻效果；

6）進(jìn)行機(jī)組動(dòng)平衡試驗(yàn)，使下機(jī)架水平振動(dòng)值小于上機(jī)架水平振動(dòng)值，以減小水導(dǎo)徑向力。

但經(jīng)過上述的處理思路，通過檢修或搶修都未能徹底解決水導(dǎo)瓦溫度高的問題。

3 分析與處理

通過詳細(xì)調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)流溪河4臺(tái)機(jī)組在2000年左右增容改造以前水導(dǎo)軸承的油循環(huán)形式為畢托管式（如圖1所示），之后才是現(xiàn)在的油循環(huán)方式。通過專家的可行性研究，發(fā)現(xiàn)畢托管式油循環(huán)方式優(yōu)于當(dāng)前的油循環(huán)方式。

2016－11－16日，采用熱成像儀分別對(duì)水導(dǎo)軸承附近各處溫度進(jìn)行了測量，測量結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2的測量溫度，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)冷油器冷卻效果不佳，應(yīng)改變油循環(huán)方式，改造水導(dǎo)軸承為畢托管式循環(huán)方式。

表2 水導(dǎo)軸承附近各處溫度℃

2017年上半年分別于3月17日、3月24日和4月19日進(jìn)行了3號(hào)機(jī)組B修、2號(hào)機(jī)組C修和4號(hào)機(jī)組B修。3臺(tái)機(jī)組檢修后三導(dǎo)瓦溫記錄如表3所示。

表3 3臺(tái)機(jī)組修后的水導(dǎo)瓦溫℃

首先進(jìn)行3號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修，檢修后開機(jī)時(shí)由于擔(dān)心水導(dǎo)瓦溫較低，主軸密封只安裝了三層盤根（正?？蓧哼M(jìn)四層盤根），漏水較大，試運(yùn)行正常后，進(jìn)行了主軸密封漏水大處理，只是將壓緊螺絲收緊了一些，漏水仍然很大，但頂蓋排水壓力不大，所以沒有再加第四層盤根。然后進(jìn)行2號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修，因?yàn)樗畬?dǎo)軸承與主軸密封沒動(dòng)，上、下導(dǎo)瓦間隙只做局部調(diào)整，檢修前后，三導(dǎo)瓦溫相差不大，水導(dǎo)瓦溫在合理范圍內(nèi)。

最后進(jìn)行4號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修，汲取了3號(hào)機(jī)組B修時(shí)主軸密封漏水較大的教訓(xùn)，主軸密封安裝了四層盤根，開機(jī)空轉(zhuǎn)1小時(shí)后水導(dǎo)瓦溫達(dá)到55℃，進(jìn)行停機(jī)處理。將上、下導(dǎo)瓦總間隙分別調(diào)小0.02 mm，然后再開機(jī)空轉(zhuǎn)，3 h水導(dǎo)瓦溫度基本穩(wěn)定在56℃，最后在滿負(fù)荷運(yùn)行3 h左右，水導(dǎo)瓦溫度接近60℃，而且有微小上升的勢頭。

受到3號(hào)機(jī)組B修后開機(jī)水導(dǎo)瓦溫較低和用熱成像儀測出卡環(huán)下方軸段溫度較高的啟發(fā)，水導(dǎo)瓦溫高的原因主要有兩個(gè)：

1）水導(dǎo)軸承油循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻不夠充分；

2）主軸密封漏水較小，主軸密封在運(yùn)行過程中摩擦產(chǎn)生的熱量，使旋轉(zhuǎn)油盆下部主軸發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量加劇了水導(dǎo)軸承的熱量匯聚。

為了解決旋轉(zhuǎn)油盆上冷油溫度較高問題，一方面可以利用水導(dǎo)軸承冷油器冷卻熱油，另一方面可以利用外部冷卻的方式。本方法通過從水輪機(jī)層接一條膠管，對(duì)著旋轉(zhuǎn)油盆底部沖水，噴水裝置安裝示意圖如圖2所示，10 min后，水導(dǎo)瓦溫從60.5℃下降至54℃，降溫效果比較明顯。因此，在停機(jī)狀態(tài)下，對(duì)其他3臺(tái)機(jī)組安裝噴水裝置，采用固定管路方式對(duì)旋轉(zhuǎn)油盆底部進(jìn)行外部噴水降溫，當(dāng)水導(dǎo)瓦溫達(dá)到56℃時(shí)投入此噴水裝置。自從加裝該噴水裝置后，解決了長期困擾業(yè)主和檢修方的水導(dǎo)瓦溫高難題。

因此，本文提出的解決水導(dǎo)瓦溫高設(shè)備缺陷問題的方法是：

1）適當(dāng)增加主軸密封漏水量，減少主軸密封運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量；

2）改變冷卻系統(tǒng)的循環(huán)形式，上油管將熱油直接引入上油盆，經(jīng)冷卻后的冷油由瓦面自重流入旋轉(zhuǎn)油盆，提高油量循環(huán)效率，從而提高對(duì)水導(dǎo)瓦面的冷卻效果；

3）加裝外部冷卻裝置，對(duì)水導(dǎo)瓦進(jìn)行物理降溫。

4 結(jié) 語

水導(dǎo)瓦溫高是長期困擾水電機(jī)組檢修方的一項(xiàng)難題。本文采用的解決思路是：適當(dāng)增加主軸密封漏水量，減少主軸密封運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量；以及采用畢托管式油循環(huán)方式，提高循環(huán)油量，增加對(duì)瓦面的冷卻效果；此外，通過加裝外部冷卻裝置，對(duì)水導(dǎo)瓦進(jìn)行物理降溫。用這種方法成功地解決了流溪河水電站高轉(zhuǎn)速立式水輪發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)瓦溫高的設(shè)備缺陷問題。