曾竣波

(四川華電木里河水電開(kāi)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(jí)開(kāi)發(fā)的第一級(jí)電站，為閘壩引水式開(kāi)發(fā)，裝有3臺(tái)80 MW立軸懸式機(jī)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(rùn)滑油在油槽內(nèi)部自循環(huán)的冷卻和潤(rùn)滑方式。

1 油混水對(duì)機(jī)組的影響

油混水后對(duì)機(jī)組的影響有：①會(huì)形成酸性氧化物、膠質(zhì)和油泥；②水會(huì)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(huì)降低油的潤(rùn)滑性，增大各部件的摩擦，引起軸承過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起機(jī)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(huì)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(shí)(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(xì)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(guò)飽和點(diǎn)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(guò)多時(shí)，會(huì)聚集沉降于設(shè)備或容器底部[2-3]。水在油中的溶解度會(huì)隨著油溫的升高而增加，所以三種存在形式之間會(huì)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(jī)組油槽內(nèi)的油只會(huì)減少不會(huì)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(jī)組運(yùn)行時(shí)由于機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)形成的離心作用以及熱膨脹等原因，油位會(huì)比停機(jī)時(shí)高。由于在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)油混水傳感器誤報(bào)的情況，所以油混水傳感器報(bào)警后還需進(jìn)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(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下打開(kāi)油槽蓋觀察油質(zhì)是否渾濁乳化；②在停機(jī)時(shí)放出部分冷卻油，若油中有水(水的比重比油大，靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)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(shí)際上油中的水分不可避免，按照標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到400 mg/L時(shí)，憑肉眼觀察還是無(wú)法發(fā)現(xiàn)有懸浮水的存在，前兩種方法雖然是實(shí)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(yán)重油混水的情況，所以要準(zhǔn)確判斷是否發(fā)生油混水的情況需要取油樣化驗(yàn)。

3 事故過(guò)程

從2018-12-20日開(kāi)始1F機(jī)組就曾多次出現(xiàn)過(guò)上導(dǎo)油槽油混水報(bào)警、復(fù)歸的情況，從1F機(jī)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(jī)組也曾出現(xiàn)過(guò)上導(dǎo)油槽多次油混水報(bào)警、復(fù)歸的情況，從2F機(jī)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(jī)組上導(dǎo)油槽油后打開(kāi)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(jī)組的事故情況與2F機(jī)組當(dāng)時(shí)的事故情況相同，所以判斷應(yīng)該是同一類(lèi)缺陷，再加上2019年2月即將進(jìn)行小修，所以就沒(méi)有進(jìn)行處理，只是加強(qiáng)監(jiān)視，等到小修時(shí)再處理。2019-01-03日下午兩點(diǎn)左右(1F機(jī)組正在運(yùn)行)，運(yùn)行人員巡屏發(fā)現(xiàn)1F機(jī)組上導(dǎo)油槽油位由之前的260 mm上升到283 mm，但此時(shí)1F機(jī)組上導(dǎo)油槽油混水報(bào)警并未動(dòng)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(duì)這個(gè)情況一方面加強(qiáng)監(jiān)視，另一方面繼續(xù)查找原因。2019-01-04T00:35:46開(kāi)始，上位機(jī)頻繁報(bào)1F機(jī)組上導(dǎo)油槽油混水動(dòng)作、復(fù)歸。維護(hù)人員認(rèn)為可能是油混水傳感器發(fā)生故障，由于沒(méi)有油混水傳感器備件需從流域內(nèi)其他電站拿，維護(hù)人員建議先加強(qiáng)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(shí)只有將1F機(jī)組停機(jī)。上午9點(diǎn)過(guò)1F機(jī)組停機(jī)，當(dāng)天下午3點(diǎn)左右運(yùn)行人員巡屏發(fā)現(xiàn)1F機(jī)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(jī)組上導(dǎo)油槽液位計(jì)，液位計(jì)磁翻板指示為零。在沒(méi)有排空上導(dǎo)油槽油的情況下，拆下液位計(jì)以確定油位是否確已降為零，松開(kāi)液位計(jì)與油槽連接管路處法蘭后并沒(méi)有油流出，檢查發(fā)現(xiàn)液位計(jì)與油槽連接管路中僅剩油漬。檢查1F機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)各處均未發(fā)現(xiàn)有油跡。查詢1F機(jī)組事故發(fā)生前后事故報(bào)警以及數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)1月3號(hào)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(kāi)始，上位機(jī)頻繁報(bào)1F機(jī)組上導(dǎo)油槽油混水動(dòng)作、復(fù)歸，00:38:41報(bào)1F機(jī)組油混水動(dòng)作后就再也沒(méi)有復(fù)歸。6點(diǎn)至7點(diǎn)時(shí)上導(dǎo)油槽油位迅速上漲，8:34機(jī)組上導(dǎo)油槽油位達(dá)到349.065 mm(在油位上漲過(guò)程中1F機(jī)組一直在運(yùn)行)，9:08機(jī)組停機(jī)、技術(shù)供水停泵后，上導(dǎo)油槽油位由349.043 mm開(kāi)始下降，到14:58時(shí)上導(dǎo)油槽油位降至23.243 mm，之后維持不變。1F機(jī)組停機(jī)后油位迅速下降，在1F機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有油跡，所以推測(cè)是上導(dǎo)油槽油冷卻器管路出現(xiàn)破損，油經(jīng)過(guò)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(diǎn)左右打開(kāi)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(shí)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(dá)現(xiàn)場(chǎng)，拆開(kāi)上導(dǎo)油槽后，打開(kāi)技術(shù)供水進(jìn)行油冷卻器過(guò)水試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)油冷卻器有1根過(guò)水銅管漏水，除此以外2個(gè)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(jiàn)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(guò)高導(dǎo)致冷卻水從管道連接法蘭處漏水；③密封材料長(zhǎng)期泡在油里運(yùn)行導(dǎo)致老化變脆或者密封材料在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)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(wú)關(guān)。通過(guò)水壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)冷卻器漏水處位于冷卻器銅管穿過(guò)固定鋼板處，另外還有多根銅管在這個(gè)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(wú)關(guān)。

檢查中發(fā)現(xiàn)銅管穿過(guò)固定鋼板處沒(méi)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(dòng)，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(guò)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(dòng)，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(tái)機(jī)組過(guò)振區(qū)時(shí)，均出現(xiàn)廠房建筑高頻震感較為強(qiáng)烈且機(jī)組嘯叫聲明顯，推測(cè)可能是，機(jī)組開(kāi)停機(jī)過(guò)振區(qū)振動(dòng)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(jī)組運(yùn)行時(shí)的油流沖擊也會(huì)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(guò)固定鋼板處圖

圖2 1F機(jī)組上導(dǎo)油槽油冷卻器圖

在振動(dòng)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(dòng)的冷卻器銅管與固定鋼板間發(fā)生長(zhǎng)時(shí)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(jī)組運(yùn)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(jī)組運(yùn)行時(shí)，冷卻水水壓高于油壓，冷卻水通過(guò)油冷卻器銅管裂紋處進(jìn)入上導(dǎo)油槽，導(dǎo)致上導(dǎo)油槽油位上漲；1F機(jī)組停機(jī)后，冷卻水中斷，上導(dǎo)油槽中的油通過(guò)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(duì)油冷卻器漏點(diǎn)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(yùn)輸?shù)臅r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響發(fā)電；②采用堵管法，這種辦法常作為臨時(shí)應(yīng)急處理措施，較為簡(jiǎn)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(guò)水試驗(yàn)時(shí)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(jìn)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(dòng)、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(jìn)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(jìn)出水管，通過(guò)技術(shù)供水系統(tǒng)對(duì)油冷卻器進(jìn)行過(guò)水試驗(yàn)，試驗(yàn)無(wú)滲漏現(xiàn)象。注入新油后開(kāi)機(jī)運(yùn)行，1F機(jī)組的振動(dòng)、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(shí)只對(duì)部分冷卻器銅管進(jìn)行了處理。要徹底解決油冷卻器銅管在振動(dòng)、油流沖擊下與固定鋼板發(fā)生碰撞磨損的問(wèn)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(jìn)行的小修中，對(duì)2、3F機(jī)組的上導(dǎo)油槽油冷卻器銅管按照1F機(jī)組的處理方式作臨時(shí)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(jìn)后的上導(dǎo)油槽油冷卻器如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的上導(dǎo)油槽油冷卻器圖

7 結(jié) 語(yǔ)

透平油起著潤(rùn)滑和散熱的作用，其品質(zhì)的好壞直接影響著發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行可靠性，一旦發(fā)生油混水事故，處理起來(lái)耗時(shí)長(zhǎng)，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(wèn)題導(dǎo)致的，針對(duì)此次上通壩電站1F機(jī)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(wèn)題起借鑒作用。