余澤發(fā)

（云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南普洱，665000）

水輪發(fā)電機(jī)組彈性油箱滲漏分析與處理

余澤發(fā)

（云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南普洱，665000）

某水電廠2號(hào)機(jī)組在運(yùn)行中彈性油箱發(fā)生泄漏，壓縮值超標(biāo)，不滿足運(yùn)行要求。彈性油箱滲漏內(nèi)壓降低，彈性油箱端部與內(nèi)部支鐵變?yōu)閯傂越佑|，失去緩沖作用，機(jī)組運(yùn)行過程中垂直方向沖擊力傳遞到上機(jī)架，造成上機(jī)架垂直振動(dòng)超標(biāo)，對(duì)機(jī)組結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。對(duì)彈性油箱密封進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)單向閥裝配進(jìn)行改進(jìn)，使用意大利專業(yè)生產(chǎn)的單向閥，外加螺塞二次密封。彈性油箱處理后，880 t和950 t載荷耐壓試驗(yàn)合格，回裝后機(jī)組運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

水電廠；彈性油箱；滲漏分析；處理

0 引言

某水電廠裝有3臺(tái)95 MW立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為HLA696-LJ-345，額定功率95 MW，額定水頭102 m，最大水頭117 m，最小水頭75 m，額定流量103.6 m3/s。金屬蝸殼，包角345°，彎肘型尾水管，用步進(jìn)式單調(diào)速器控制機(jī)組運(yùn)行，水輪機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)楦┮曧槙r(shí)針，機(jī)組采用兩根軸結(jié)構(gòu)，水輪機(jī)主軸與發(fā)電機(jī)主軸直接連接。主要部件包括鋼制尾水錐管和肘管、蝸殼、座環(huán)、蝸殼排水閥和尾水管放空液壓排水閥及其操作設(shè)備、基礎(chǔ)環(huán)、底環(huán)、蝸殼和尾水管的進(jìn)人門、蝸殼延伸段鋼管、頂蓋及排水裝置、儀表、管道、導(dǎo)線、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、控制環(huán)和接力器、轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸、聯(lián)軸螺栓和保護(hù)罩、水導(dǎo)軸承、工作密封、檢修密封、機(jī)坑里襯、水輪機(jī)檢修平臺(tái)、大軸中心孔補(bǔ)氣裝置、水輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)測頭及管路接口、自動(dòng)化元件、盤柜及控制裝置、人行踏板和扶手、各部件或附件安裝調(diào)整和固定所需的系拉桿、松緊螺栓、支座、調(diào)整水平用的千斤頂、墊板、連接件和基礎(chǔ)埋件等。

發(fā)電機(jī)為立軸懸式、三相、密閉循環(huán)空氣冷卻，型號(hào)為SF95-28/7600，額定容量/額定功率108.6 MVA/95.0MW，額定電壓13.8 kV，額定電流4 542.3A，額定功率因數(shù)0.875（滯后），額定頻率50 Hz。主要部件包括定子（包括基礎(chǔ)部件及預(yù)埋件、擋風(fēng)板、蓋板、千斤頂?shù)龋?、轉(zhuǎn)子、主軸、上、下機(jī)架（包括基礎(chǔ)部件及預(yù)埋件）、軸承、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、制動(dòng)和頂起裝置（包括制動(dòng)柜）、制動(dòng)管道和閥門、發(fā)電機(jī)主引出線和中性點(diǎn)引出線、裝設(shè)在發(fā)電機(jī)本體上的自動(dòng)化元件、溫度檢測計(jì)、機(jī)組測溫柜、儀表和檢測裝置、加熱器及除濕裝置及其控制設(shè)備、齒盤測速裝置及轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置、發(fā)電機(jī)端子箱、滅火設(shè)備（包括監(jiān)控裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。

機(jī)組相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1、表2所示。

表1 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)Table 1 Technicalparameters of the generator

表2 水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)Table 2 Technicalparameters of the hydraulic turbine

彈性油箱是發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，承受轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量及軸向水推力，彈性油箱的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。彈性油箱是整個(gè)機(jī)組彈性支承推力軸承的重要部件，油箱內(nèi)充滿壓力油，油箱之間用底座中一環(huán)形孔相連，整個(gè)系統(tǒng)需牢固密封，利用油箱的軸向變形及油壓傳遞使各推力瓦受力均勻。設(shè)計(jì)要求彈性油箱在承受機(jī)組額定負(fù)荷時(shí)，平均壓縮量為0.33 mm。依據(jù)GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》要求，對(duì)于支柱螺釘?shù)囊簤和屏S承，各彈性油箱壓縮量偏差≤0.20 mm；無支柱螺釘?shù)囊簤和屏S承，各油箱壓縮量偏差設(shè)計(jì)要求≤0.4 mm。

1 現(xiàn)場檢查情況

2號(hào)機(jī)組在運(yùn)行中，上機(jī)架垂直振動(dòng)為171μm，參照GB/T 11348.5-2008《旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測量和評(píng)定》、GB/T 7894-2009《水輪發(fā)電機(jī)基本技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組擺度報(bào)警值為300μm、上下機(jī)架水平振動(dòng)限值為90μm、上下機(jī)架垂直振動(dòng)限值為70μm，上機(jī)架垂直振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)。

2016年機(jī)組年度C級(jí)檢修中，對(duì)2號(hào)機(jī)組上機(jī)架固定螺栓、銷釘、機(jī)架千斤頂、焊縫等部位進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及開裂情況；對(duì)振擺探頭、裝置進(jìn)行了校驗(yàn)，均正常；對(duì)推力頭與鏡板連接螺栓進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)6顆（共16顆）存在松動(dòng)情況，對(duì)其進(jìn)行了緊固；對(duì)上機(jī)架連接筋板進(jìn)行金屬檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫部位存在10條不同程度裂紋，檢修中對(duì)裂紋進(jìn)行了補(bǔ)焊處理；彈性油箱檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)+X～+Y之間4個(gè)彈性油箱處有黑色的油泥物質(zhì)；對(duì)機(jī)組彈性油箱壓縮值進(jìn)行了測量，8只彈性油箱平均壓縮值為2.28 mm（彈性油箱設(shè)計(jì)壓縮值為0.33 mm），彈性油箱壓縮值嚴(yán)重超標(biāo)。

2號(hào)機(jī)組各彈性油箱實(shí)測壓縮值如表3所示。

表3 2號(hào)機(jī)組各彈性油箱實(shí)測壓縮值Table 3 Measured compression of each elastic oiltank of unit 2

2 彈性油箱滲漏原因分析

根據(jù)彈性油箱壓縮值測量及解體檢查情況分析，彈性油箱進(jìn)油單向閥存在泄漏情況。彈性油箱密封老化、油箱底座密封面存在缺陷導(dǎo)致密封失效，造成彈性油箱泄漏，機(jī)組運(yùn)行中不能起到緩沖作用，彈性油箱端部與內(nèi)部支鐵變?yōu)閯傂越佑|，較大的沖擊力傳遞到上機(jī)架，造成上機(jī)架垂直振動(dòng)超標(biāo)。

3 彈性油箱處理

（1）彈性油箱底座及上端蓋處原設(shè)計(jì)各有一道橡膠密封圈，考慮到工作壓力較高，長時(shí)間在交變載荷下工作，原有密封可靠性低，在底座新增兩道、上端蓋增加一道聚氨酯密封，如圖1和圖2所示。

圖1 彈性油箱原密封Fig.1 Originalsealof elastic oil tank

圖2 彈性油箱改造后密封Fig.2 Renovated sealof elastic oil tank

（2）針對(duì)底板密封面存在穿透性缺陷，將彈性油箱底座密封面送至龍門銑床上進(jìn)行缺陷處理并提高密封面光潔度，保證密封效果，如圖3所示。

圖3 底座缺陷及加工處理情況Fig.3 Defects of the base defects and its treatment

（3）原彈性油箱單向閥加工粗糙、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較低，將其更換為意大利生產(chǎn)的單向閥，提高可靠性。同時(shí)檢查彈性油箱原單向閥密封面不垂直度達(dá)0.14 mm，不易保證密封情況，對(duì)密封面進(jìn)行了銑削，加工后垂直度為0.02 mm，粗糙度1.6 um，保證密封要求，如圖4～6所示。

圖4 原單向閥Fig.4 Originalcheck valve

圖5 更換后新單向閥Fig.5 Replaced check valve

圖6 密封面處理前后Fig.6 Sealing surface before and after treatment

（4）彈性油箱回裝時(shí)，使用力矩扳手按要求緊固螺栓，防止松動(dòng)。

（5）彈性油箱回裝結(jié)束后，按圖紙技術(shù)要求進(jìn)行了880 t荷載試驗(yàn)，穩(wěn)壓72 h，無滲漏，試驗(yàn)時(shí)測量彈性油箱平均壓縮值為0.45 mm。880 t荷載試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行了950 t荷載試驗(yàn)，穩(wěn)壓8 h，無泄漏。

（6）彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差不滿足要求，對(duì)調(diào)整環(huán)上平面在龍門銑床上進(jìn)行了加工調(diào)整，加工后滿足圖紙要求高度偏差小于0.05 mm的要求。2號(hào)機(jī)組彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差所測數(shù)據(jù)如表4所示。

（7）彈性油箱運(yùn)回電廠后，機(jī)組開始回裝，回裝過程中對(duì)機(jī)組進(jìn)行了盤車檢查，通過修刮推力頭與鏡板間環(huán)氧樹脂絕緣墊，鏡板跳動(dòng)值滿足要求，2號(hào)機(jī)組盤車數(shù)據(jù)及鏡板跳動(dòng)情況如表5所示。

（8）由于8塊推力瓦及瓦托架厚度不一致，在現(xiàn)場盤車時(shí)，通過在調(diào)整環(huán)下方添加銅皮進(jìn)行了調(diào)整，鏡板水平調(diào)整合格后，檢測彈性油箱壓縮值及偏差滿足要求，數(shù)據(jù)如表6所示。

表4 2號(hào)機(jī)組彈性油箱調(diào)整環(huán)上平面高差(單位：mm)Table 4 Surface elevation difference of the adjusting ring of the elastic tank of unit 2

表5 2號(hào)機(jī)組盤車數(shù)據(jù)及鏡板跳動(dòng)數(shù)據(jù)Table 5 Turning and thrust runner collar data of unit 2

表6 2號(hào)機(jī)組彈性油箱壓縮值現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)Table 6 On-site measured compression ofthe elastic tank of unit 2

4 彈性油箱處理后機(jī)組運(yùn)行狀況

彈性油箱處理回裝后，機(jī)組進(jìn)行了穩(wěn)定性試驗(yàn)，上機(jī)架垂直振動(dòng)滿足要求，機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)合格。具體數(shù)據(jù)如表7所示。

5 結(jié)語

對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組彈性油箱滲漏原因分析及處理進(jìn)行了論述，對(duì)機(jī)組運(yùn)行中的上機(jī)架垂直振動(dòng)、彈性油箱壓縮值超標(biāo)等進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，對(duì)彈性油箱的滲漏處理和機(jī)組運(yùn)行分析具有很好的借鑒意義。 ■

表7 2號(hào)機(jī)組修后穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 7 Result of stability test of unit 2 after repair

[1]GB/T 8564-2003,水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB/T 11348.5-2008,旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動(dòng)的測量和評(píng)定[S].

[3]GB/T 7894-2009,水輪發(fā)電機(jī)基本技術(shù)條件[S].

作者郵箱：dtynyzf@163.com

Analysis on leakage ofelastic oil tank of hydraulic turbine generator unitand its treatment

YU Ze-fa Yunnan Datang International Lixianjiang Valley Hydropower Development Co.,Ltd.

Leakage ofthe elastic tank occurs during operation of Unit2 ofa hydropower station.Its ex?cessive compression can notmeetthe operation requirements.Owing to the internalpressure reduction, the end partofthe elastic oiltank changes into rigid contactwith internalsupportas lose ofcushioning effect.In the unitoperation,the verticalimpactforce is transferred to the upper frame,which causes ex?cessive vertical vibration of the upper frame and results in serious damage to unit parts.Improvement of the sealofthe flexible tank is implemented.As well,the assembly ofone-way valve is renovated by use of Italian professionalone-way valve.Further,the second plug sealing is added.By these treatment,the880tand 950 tload pressure testproved the qualification ofthe elastic oiltank and itmeets allthe re?quirements in operation.

hydropower station;elastic tank;seepage analysis;treatment

TV734.2

B

1671-1092（2017）01-0061-04

2016-05-17；

2016-07-12

余澤發(fā)（1987-），男，云南昭通人，大學(xué)本科，工程師，主要從事水電站生產(chǎn)設(shè)備管理工作。