劉勐

摘 要：文章就某大型抽水蓄能電站機組在運行過程中存在水導(dǎo)甩油為例，根據(jù)可逆式機組水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)對其甩油原因進行分析，并提出處理方案。

關(guān)鍵詞：可逆式機組;水導(dǎo)甩油;原因

中圖分類號：TV734 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-088-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.042

某大型抽水蓄能電站安裝有6臺單機容量300MW的混流可逆式機組。水輪機水導(dǎo)為稀油潤滑、巴氏合金的筒式水導(dǎo)軸承，為滿足發(fā)電和抽水兩種工況不同旋轉(zhuǎn)方向油循環(huán)的要求，設(shè)置有兩個方向的進油口。主要有以下部件：瓦蓋、軸承瓦、瓦支撐架、旋轉(zhuǎn)油盤、畢托管、油冷卻器等。

1 故障簡述

某電站由于投產(chǎn)時間長、機組啟停頻繁、運行環(huán)境惡劣，6臺機組水導(dǎo)普遍存在甩油情況，其中4號機甩油情況較為嚴重。2020年12月23日2：30，在抽水穩(wěn)態(tài)出現(xiàn)水導(dǎo)油位低報警，在線補油15mm，報警復(fù)歸后，3：58在抽水穩(wěn)態(tài)運行時又出現(xiàn)水導(dǎo)油位低報警，在線補油15mm，報警復(fù)歸。后續(xù)在加強水導(dǎo)油位監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)每次運行任務(wù)后都需補油5mm～10mm左右，甩油量較大[1]。

2 甩油的危害

如果在機組運行時甩油嚴重，油位降低，水導(dǎo)的冷卻效果下降，將導(dǎo)致水導(dǎo)瓦溫上升，甚至會引起燒瓦跳機，破壞電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定狀態(tài);另外，水導(dǎo)油甩出油盆會污染水質(zhì)，破壞生態(tài)環(huán)境，不利于安全環(huán)保。

3 水導(dǎo)甩油原因分析

由于該電站在停機狀態(tài)下油位并未下降，基本可以排除旋轉(zhuǎn)油盆底部及組合縫等滲漏油的可能。根據(jù)機組停機時對水導(dǎo)軸承的檢查，初步判斷水導(dǎo)甩油的原因是由于密封損壞。根據(jù)圖紙可分析密封可能滲漏油點有兩處：

漏油點A：主軸與水導(dǎo)軸承上油盆端蓋連接處有一道梳齒密封，如圖1所示，在機組運行時，主軸與軸瓦之間的水導(dǎo)油在離心力作用下向上甩油，產(chǎn)生的油霧從密封縫隙中逸出。此種甩油可以在保護法蘭護罩和控制環(huán)上看到明顯且均勻的油漬，如圖2所示。根據(jù)現(xiàn)場情況及運行經(jīng)驗，此處漏油量較少，不是漏油的主要原因。

漏油點B：旋轉(zhuǎn)油盆是轉(zhuǎn)動部件，而水導(dǎo)軸瓦架是靜止的，所以在兩部件之間設(shè)置有一道密封。某電站的旋轉(zhuǎn)油盆處密封形式是接觸式密封，如圖3所示。密封環(huán)固定在軸瓦架上，為固定部件，接觸式密封背后設(shè)置有彈簧片，保證密封能緊密把合。當機組在高速旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)油盆由于油流不均衡，會產(chǎn)生大量的油霧、油珠;由于水導(dǎo)軸承的工作環(huán)境較為惡劣，且該接觸式密封材質(zhì)為非金屬復(fù)合材料，在摩擦過程中會磨損，水導(dǎo)油質(zhì)很有可能會受到污染。密封長時間與旋轉(zhuǎn)油盆摩擦，會磨損密封，當磨損量達到一定值后，無法起到密封效果，水導(dǎo)油會甩出;另外，彈簧片在長久工作后，可能會發(fā)生卡澀或斷裂，造成密封環(huán)無法復(fù)歸，導(dǎo)致密封效果不嚴。

綜上所述，根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)油盆與其接觸的密封環(huán)磨損都很嚴重，且已超磨安裝余量1mm。該電站甩油的主要原因就是旋轉(zhuǎn)油盆與水導(dǎo)瓦架之間的接觸式密封磨損嚴重，接觸式密封后彈簧片卡澀、斷裂，導(dǎo)致密封不嚴造成甩油現(xiàn)象。

4 改進與處理

該電站水導(dǎo)軸承的密封為接觸式密封，這種密封齒沿圓周為多等分結(jié)構(gòu)，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，因此在水導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)時，可以自動跟蹤實現(xiàn)無間隙運行，實現(xiàn)無油霧冒出效果。相比而言，接觸式密封是一種較好的選擇，但存在諸多缺點，如容易磨損，污染油質(zhì)等;當磨損量超過安裝余量、大軸擺度大時，會導(dǎo)致水導(dǎo)甩油;或者彈簧片卡澀時，無法完全做到徑向跟蹤，會使水導(dǎo)密封不嚴。處理辦法：定期對水導(dǎo)油質(zhì)進行檢查，并及時過濾和更換水導(dǎo)油;檢查接觸式密封磨損程度，彈簧片是否存在卡澀或損壞斷裂，并定期調(diào)整更換;更換接觸式密封圈形式，在接觸式密封上端加裝一圈密封軟刷，保證在接觸式密封磨損后，能增強其密封效果，如圖4所示。在安裝密封時，調(diào)整減少其密封磨損余量，根據(jù)計算降低其彈簧片的彈簧力，降低其磨損量。

圖4 新型密封圈

目前，國內(nèi)較為普遍的兩種水導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式，一種是旋轉(zhuǎn)油盆式，另一種是靜止整體式。該電站設(shè)計之初，采用的是裝有旋轉(zhuǎn)油盆的水導(dǎo)軸承，此種水導(dǎo)形式采用畢托管，以伯努利原理為其工作原理，目前國內(nèi)應(yīng)用還較為廣泛，但其缺點也很明顯，其水導(dǎo)漏油量比較嚴重，易造成成本上升、資源浪費、水質(zhì)污染。靜止整體式水導(dǎo)軸承，其缺點是占地面積較大，需要外加循環(huán)油泵對水導(dǎo)油進行循環(huán)冷卻。但是因為其為靜止整體式，不需要考慮水導(dǎo)轉(zhuǎn)動部分與固定部分的密封問題，所以漏油少。兩種結(jié)構(gòu)相比較，整體來說靜止式水導(dǎo)軸承更好，建議在設(shè)計之初或有條件進行改造的單位，更換為靜止整體式水導(dǎo)軸承，以便實現(xiàn)以后的檢修維護，促進系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

旋轉(zhuǎn)油盆設(shè)計在國內(nèi)比較普遍，但是其甩油情況還是不容樂觀。隨著對綠色環(huán)保的要求越來越高，消除水導(dǎo)甩油的任務(wù)刻不容緩，文章為水導(dǎo)甩油原因分析及處理提供了一些經(jīng)驗，以便為其他旋轉(zhuǎn)油盆式的水導(dǎo)甩油事故處理提供參考。

參考文獻

[1] 李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運行與管理[M].杭州：浙江大學出版社，2013.