直崗拉卡1 號機組操作油管斷裂原因分析及處理

杜禮斌

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

1 引言

青海直崗拉卡水電站位于黃河干流上游的青海省尖扎縣于化隆縣境內(nèi)，電站安裝5 臺單機容量為38 MW 的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，設計年發(fā)電量7.62 億kW·h，一期首臺機組于2005 年投產(chǎn)發(fā)電，二期最后一臺機組于2014 年投產(chǎn)發(fā)電。

2022 年3 月7 日02：49，1 號機組在運行減負荷過程中，槳葉開度由62%突降至0%，現(xiàn)地檢查槳葉開度顯示3.63%，導葉開度78%，調(diào)速器無故障信息；現(xiàn)地手動操作槳葉開度無效；減機組負荷至導葉開度50%時，1 號機組油壓裝置油罐油位快速下降，同時工業(yè)電視發(fā)現(xiàn)1 號機組受油器端蓋有帶壓力的油噴出（視頻監(jiān)控畫面），1 號機組機旁盤手動緊急停機；停機后公司設備部相關人員對受油器部位進行檢查，發(fā)現(xiàn)受油器端蓋及螺栓被壓力油沖開，螺絲滑絲，密封條外露。

2 轉(zhuǎn)輪操作油管結構及斷裂原因分析

2.1 操作油管結構介紹

操作油管是通過受油器與轉(zhuǎn)輪葉片接力器供油的主要部件，調(diào)速器主配壓閥通過管道將壓力油輸送至受油器開關腔，通過開關腔將壓力油供給轉(zhuǎn)輪葉片操作的接力器，通過驅(qū)動操作槳葉，外管由主軸內(nèi)腔、轉(zhuǎn)子內(nèi)腔及轉(zhuǎn)輪體腔體及連接在轉(zhuǎn)子上的一段外管組成，為轉(zhuǎn)輪葉片接力器供油，轉(zhuǎn)輪開啟時做排油管使用；中管為一整根無縫鋼管（分為中管1、2、3 段，為方便安裝），受油器段與開腔連通，另一頭與轉(zhuǎn)輪接力器活塞連接，當中管為壓力油時，轉(zhuǎn)輪接力器缸體內(nèi)充滿壓力油，當壓力達到額定時推動缸體運行，缸體帶動葉片轉(zhuǎn)臂，內(nèi)管為一條直徑較小的無縫鋼管，布置在中管內(nèi)，通過調(diào)速器系統(tǒng)的輪轂油箱供油給轉(zhuǎn)輪體，主要作用為保證轉(zhuǎn)輪體內(nèi)各轉(zhuǎn)動機構的潤滑以及防止流道內(nèi)水通過葉片旋轉(zhuǎn)部位進入轉(zhuǎn)輪體，主要起平衡作用。

2.2 操作油管斷裂原因分析

直崗拉卡水電站近年來受電網(wǎng)調(diào)控及上游電站調(diào)頻的影響，由于電站位置距上游調(diào)頻電站僅7.5 km，直崗拉卡電站庫容較小，造成電站開機十分頻繁，2021 年上游電站累計調(diào)頻次數(shù)171 次，累計調(diào)頻時長1 023.22 h，導致我公司開停機次數(shù)大幅增加，出現(xiàn)上游電站調(diào)頻時，日開機停機次數(shù)達到20 臺次，2019 年開機次數(shù)為2061 次，2020 年為1 673 次，2022 年為3 975 次，機組各轉(zhuǎn)動部件受到嚴重影響，加速設備性能下降。

（1）機組的頻繁啟停產(chǎn)生的影響，使轉(zhuǎn)動部件經(jīng)常產(chǎn)生加速或減速的過程，加速了操作油管材料老化。

（2）設備制造缺陷的影響，斷裂的操作油管斷口處有明顯的2 個氣孔，主要原因為設備制造時安裝導向頭側(cè)螺紋與操作油管焊接時產(chǎn)生的氣孔，安裝時未發(fā)現(xiàn)油管存在缺陷，氣孔位置為操作油管中管的薄弱環(huán)節(jié)，機組運行時操作油管跟隨轉(zhuǎn)輪同步轉(zhuǎn)動，由于操作油管轉(zhuǎn)輪側(cè)有一法蘭連接，上游側(cè)導向頭側(cè)與受油器擋蓋配合間隙較小，中管共設置2 個支架，油管長度9.5 m，有較大的擾度，機組轉(zhuǎn)動時離心力較大，導致操作油管從薄弱環(huán)節(jié)處斷裂。

（3）機組歷經(jīng)3 年豐水期連續(xù)大負荷運行，且機組開停機頻繁，每次機組開停機、負荷調(diào)整時對管道的沖擊、振動導致金屬疲勞。

（4）受油器安裝完成后的影響，由于受油器擋環(huán)、擋套、浮動瓦配合間隙較小，軸向間隙一般為0.05 mm，受油器回裝完成后由于外部管道連接時需安裝絕緣墊、密封墊間隙較大，受油器底座、受油器體、前油箱安裝后產(chǎn)生一定的拉力，安裝位置發(fā)生位移，導致安裝時的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，運行振動、擺度較大。

3 操作油管的檢修方法

3.1 油管檢修前的準備工作

對新的操作油管進行清掃，確認油管密封槽無毛刺及缺陷后進行無損檢測，確保新更換的操作油管無缺陷，清掃檢測后的油管進行耐壓試驗，強度按照工作壓力的1.25 倍進行壓力試驗；調(diào)速器油系統(tǒng)泄壓，排出系統(tǒng)各油箱油。

流道內(nèi)無水后打開流道進人孔，查看轉(zhuǎn)輪體排油孔位置，如排油孔位置不在-Y 方向時，拆除轉(zhuǎn)子鎖定，退出制動閘，啟動高壓頂起油泵進行人工盤車，將轉(zhuǎn)輪體排油孔盤轉(zhuǎn)至-Y 方向，然后恢復防止發(fā)電機轉(zhuǎn)動的措施。打開排油閥堵板，將排油閥打開，通過接引的臨時抽油泵進行排油。

3.2 受油器的拆除

打開受油器開關腔及前油箱排油閥，確認無油后進行拆卸工作，拆除供排油管道后進行前油箱及受油器體的拆除，將拆除的擋環(huán)、擋套、浮動瓦按照先后順序進行擺放，并做好記號，禁止作業(yè)人員隨意移動，拆除時可測量浮動瓦及操作油管配合間隙，檢查浮動瓦磨損情況，間隙不符合要求時，準備新的浮動瓦，以便在安裝時更換。將受油器體所有附屬設備拆除后發(fā)電機組泡頭側(cè)發(fā)電機側(cè)工作暫時停止。

3.3 流道內(nèi)工作

（1）操作油管的更換需在流道內(nèi)進行，作業(yè)方式為高處作業(yè)，首先搭設腳手架，在機組中心線以下搭設作業(yè)平臺，在平臺的基礎上搭設轉(zhuǎn)輪側(cè)周圍滿堂腳手架，確保泄水錐拆卸、安裝吊點的焊接及泄水錐把合螺栓護板的正常操作，搭設腳手架時需考慮泄水錐拆除后放置位置，因泄水錐拆除后不得放置在作業(yè)平臺或懸掛在流道內(nèi)。

（2）泄水錐及轉(zhuǎn)輪體缸蓋的拆除，吊點焊接必須由專業(yè)的電焊工進行操作，完成后必須履行驗收手續(xù)，驗收完成后掛與泄水錐重量匹配的手拉葫蘆，手拉葫蘆受力后拆除螺栓護板，依次拆除螺栓，在+Y方向至少預留4 個螺栓，此時將泄水錐下方腳手架及踏板拆除，拆除后的作業(yè)平臺必須設置防止人員墜落的措施，以上工作完成后，拆除預留螺栓將泄水錐利用手拉葫蘆緩慢放置在流道內(nèi)，拆除恢復作業(yè)平臺腳手架及踏板；泄水錐拆除完成后將輪轂供油管（操作油管內(nèi)管）連接螺母拆除，在轉(zhuǎn)輪缸蓋+Y方向上焊接吊點，作業(yè)流程同泄水錐一致。

（3）操作油管的拆除，轉(zhuǎn)輪缸蓋拆除完成后，首先將內(nèi)管逐段進行拆卸，拆除完成后依次拆除中管，中管的拆除可能存在卡澀的問題，因機組安裝時操作油管的轉(zhuǎn)輪側(cè)段是同轉(zhuǎn)輪體就位后安裝，所以中管前段、中段在轉(zhuǎn)輪吊裝前已安裝在主軸內(nèi)，轉(zhuǎn)輪體與主軸連接時將中段和后段進行連接，也就是說操作油管的正常安裝同日常檢修更換操作方法有較大的區(qū)別，因操作油管中管、內(nèi)管設置了支架，在拆除過程中中管的后段可順利取出，前段、中段管道支架與后段高度不一致，存在取出時發(fā)生卡澀的可能，由于直崗拉卡機組為天津阿爾斯通制造生產(chǎn)，中管的前段、中段取出時較為困難，因此在機組制造、安裝過程中必須考慮操作油管后期檢修難度，以免出現(xiàn)操作油管中管無法取出的現(xiàn)象發(fā)生，給機組后續(xù)檢修帶來風險。

（4）操作油管的安裝

全部操作油管拆除完成后對管道的外表面、絲口、法蘭進行清掃，將安裝的管道進行編號，準備與管口絲口匹配的O 型密封圈，管口用白布進行防護以免雜質(zhì)進入，安裝時將中管前段吊平后緩慢導入，后段操作油管導入時由于管道較長，油管的前端會接觸在支架上無法穿出時，需在燈泡頭內(nèi)安排工作人員利用輔助鋼管配合將操作油管導出，導入時根據(jù)管道進入情況對支架進行處理，支架配合間隙較大時無法正常安裝，太小時安裝后油管擺度較大，確認無誤后將前段導入至合適位置，將中段與前段的絲口進行連接，連接可涂抹少量的潤滑或透平油，防止?jié)櫥涣紝е旅芊馊p壞，使用鏈鉗或管鉗將連接部位擰緊，在連接部位焊接不少于3 組的止動塊，防止機組運行過程中連接部分松動。按照以上順序完成中段及后段的連接，內(nèi)管的安裝方法一致，全部油管安裝完成后，按照拆卸時的順序完成轉(zhuǎn)輪體缸蓋、泄水錐的安裝。

4 受油器的安裝

新安裝的操作油管必須盤車檢查，擺度值應不大于0.10 mm，外管和中管必須參與檢查，檢查合格后方可進入受油器安裝階段，受油器浮動瓦與操作油管軸頸的配合間隙符合發(fā)電機組說明書和國標的要求，受油器底座安裝后，首先調(diào)整操作油管外管同底座的波浪度、同心度，按照左右相等，上大下小、水平上下垂直的原則調(diào)整，數(shù)據(jù)必須在規(guī)程允許的范圍內(nèi)，受油器體安裝時需檢查絕緣墊，螺栓緊固后由電氣專業(yè)人員進行受油器體絕緣檢查，絕緣合格后可進行其它部件的安裝，調(diào)整完成后按照拆除時的相反順序進行安裝擋套、浮動瓦、擋環(huán)、擋蓋、反饋裝置、前油箱，以上步驟完成后對供排油管道進行安裝，因供排油管為鋼管，安裝時法蘭的把合時的拉力一定程度上驅(qū)使受油器體發(fā)生位移，所以本次檢修后對供排油管進行了改造，將原有的鋼管剛性連接更換柔性高壓橡膠軟管，更換后可使受油器體處于相對的自由狀態(tài)，確保盤車調(diào)整數(shù)據(jù)不會改變，減少機組運行時產(chǎn)生的共振，提高設備運行的可靠性和安全性。

5 結論

本次設備事故發(fā)生后，對操作油管的斷裂原因進行了全面分析，因操作油管在日常運行中無法檢查，只有設備大修或中修時進行檢查，通過分析，首先要保證在操作油管安裝調(diào)整時各部安裝精度要高，排除一切受外力影響操作油管的可能，提高設備的可靠性，1 號機組操作油管更換后機組經(jīng)幾個月運行狀況良好，但檢修更換時需考慮各種工況對操作油管的影響，確保檢修質(zhì)量，提高設備的可靠性，本次操作油管的檢修對于同類型機組有一定的借鑒性，有必要更進一步探索研究。