(天臺縣桐柏電力工程管理局，浙江 天臺 317200)

1 水電站基本概況

浙江省天臺縣桐柏水電站原裝機(jī)容量2×4000kW， 1976年建成投產(chǎn)。2002年因桐柏抽水蓄能電站籌建，原發(fā)電水庫置換到黃龍水庫，并對原水電站進(jìn)行報(bào)廢電站重建，裝機(jī)容量2×5000kW。

桐柏水電站水輪發(fā)電機(jī)組工作水頭300m，轉(zhuǎn)速1500r/min，采用混流臥式機(jī)組，前導(dǎo)徑向軸承、后導(dǎo)推力徑向軸承，冷卻潤滑油系統(tǒng)采用外循環(huán)系統(tǒng)。

2 軸承冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)工作原理

軸承具有對機(jī)組大軸軸向和徑向移動的承載作用。它們的一動一靜之間將產(chǎn)生極大的摩擦力。如果沒有潤滑油就會磨損大軸，瞬間釋放大量的熱量，甚至燒毀軸承。為減少大軸和軸承之間的摩擦力，在它們之間加入潤滑油，在軸和瓦之間形成一層薄薄的油膜將它們分開，避免軸和軸瓦之間直接接觸，熱量由潤滑油帶走。不管在多大壓力作用下，油都不會完全斷開，而是會形成油膜，這樣，只要循環(huán)潤滑油，就能起潤滑和冷卻作用。

3 軸承冷卻機(jī)理及潤滑油循環(huán)工作過程

軸承冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)由3臺交流油泵、1臺直流油泵、1個回油箱、1個高位油箱、2臺冷卻器、若干閥門和管路系統(tǒng)組成，1號和2號水輪發(fā)電機(jī)組共用1套冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)(見圖1)。

圖1 冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)

回到油箱中的油通過3臺交流油泵(1臺直流油泵備用)抽至高位油箱中，使高位油箱油位回到正常水平。機(jī)組開機(jī)時，先開啟油泵使冷油器工作正常。然后自動打開電磁閥(手動開啟旁通閥備用)，高位油箱中的油在重力作用下流經(jīng)冷油器后，經(jīng)水輪機(jī)組軸承蓋頂部進(jìn)入軸承，在軸瓦和大軸的接觸面上形成油膜，等達(dá)到一定的流量后，軸承底部出油管上的示流信號器動作發(fā)出信號，機(jī)組具備開機(jī)條件。機(jī)組運(yùn)行中，冷卻后的熱油靠自身重力回流到回油箱中。構(gòu)成了軸承冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)。

正常停機(jī)時，導(dǎo)葉關(guān)閉再延時一段時間后自動關(guān)閉電磁閥，中斷油循環(huán)，等高位油箱油位足夠高(停止位)，油泵停止工作。緊急停機(jī)時，高位油箱有足夠的油靠重力繼續(xù)為軸承供油，保證機(jī)組能夠安全停機(jī)。

4 運(yùn)行中存在的問題分析

經(jīng)過多年的運(yùn)行，筆者發(fā)現(xiàn)存在的問題如下：

第一類問題：示流信號器故障(信號中斷，實(shí)際油循環(huán)正常)，導(dǎo)致機(jī)組不能正常開機(jī)，運(yùn)行中的機(jī)組也會緊急停機(jī)。

示流信號器反映回油管中油流是否正常，如果回油管中沒有油流經(jīng)過，機(jī)組必須緊急停機(jī)。這個信號送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)，如果實(shí)際回油管中油流正常，但是示流信號器送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)的信號中斷，機(jī)組同樣會發(fā)出緊停信號。

第二類問題：由于水輪機(jī)剪斷銷剪斷導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)時間過長，使軸承油循環(huán)系統(tǒng)在機(jī)組沒完全停止轉(zhuǎn)動前電磁閥自動關(guān)閉而斷油，正常停機(jī)變成緊急停機(jī)。

電磁閥關(guān)閉命令來自機(jī)組停機(jī)信號，但是當(dāng)機(jī)組停機(jī)出現(xiàn)故障，不能在正常時間內(nèi)停下來時，如果發(fā)出關(guān)閉電磁閥的信號，軸瓦也會燒壞。

第三類問題：由于軸承冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)的電磁閥或變送器故障自動關(guān)閉電磁閥，導(dǎo)致軸承斷油，而發(fā)生緊急停機(jī)。

由于關(guān)閉電磁閥的信號需要通過變送器傳輸，如果變送器異常，錯發(fā)信號關(guān)閉電磁閥，軸承就會斷油而發(fā)生緊急停機(jī)。

第四類問題：由圖1可以看出，只有1臺機(jī)組運(yùn)行的情況下，另一臺機(jī)組也開通軸承油循環(huán)，增加了總軸承冷卻油的使用量，使油泵的工作時間增加一倍，既浪費(fèi)廠用電，又縮短油泵壽命。

可由電磁閥分別控制進(jìn)油管，只要保持運(yùn)行中電磁閥常開，并加上閉鎖裝置，就能保證機(jī)組運(yùn)行中軸承冷卻油穩(wěn)定循環(huán)。開閉電磁閥由開停機(jī)控制，這樣就能在1臺運(yùn)行、另1臺待機(jī)的情況下減少一半的冷卻油循環(huán)量，相應(yīng)也就減少了一半油泵運(yùn)行時間。

5 改造辦法

5. 1 抬高冷卻油回油管出口

把冷卻油回油管出口抬高，使回油管的最高點(diǎn)和軸承的正常工作油位相當(dāng)，這樣可保持出油口在軸承底部，既能使軸承中的油正常交換，又可以始終保持油位正常，形成一種簡單的內(nèi)循環(huán)。在外循環(huán)中斷的情況下也能有足夠的時間關(guān)閉機(jī)組而使軸承溫度保持在承受范圍之內(nèi)。

5.2 最高點(diǎn)安裝一個呼吸器

如果沒有呼吸器，由于回油管到油箱之間是密封的，會因倒虹吸作用把軸承中的油排完。安裝了呼吸器后，就能保證軸承中低于正常油位的油不會被吸走。同時，呼吸器中裝有干燥劑，也不會讓空氣中的水分進(jìn)入油管中(見圖2)。

圖2 呼吸器位置示意

5.3 分開控制2臺機(jī)組的進(jìn)油管

給2臺機(jī)組的進(jìn)油管分別安裝雙穩(wěn)臺型常開電磁閥，分開控制。這里說雙穩(wěn)臺型常開電磁閥，即給電開啟電磁閥后立即斷電，此時電磁閥保持開啟狀態(tài)，關(guān)閉需要再次給電才能完成。這樣即使在控制回路出現(xiàn)斷線、螺絲松動、變送器損壞等情況下，電磁閥也始終保持開通狀態(tài)。保證油循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。同時，2臺機(jī)組分別控制進(jìn)油，在開1臺的情況下，可以節(jié)省一半的用油量，減少了油泵的工作時間。

改造后，軸承中油溫和油位監(jiān)測系統(tǒng)保持不變。改造后的冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)見圖3。

圖3 改造后的冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)

6 改造效果與效益分析

天臺縣桐柏水電站技術(shù)改造后，提高了軸承冷卻潤滑油循環(huán)系統(tǒng)的可靠性，減少了沒必要的事故停機(jī)；由于軸承中始終保持運(yùn)行中的正常油位，極大減少了軸瓦燒壞的可能性，減少了檢修費(fèi)用和工作量。

桐柏水電站同時承擔(dān)著為城區(qū)自來水廠提供原水的任務(wù)，一年中很大一部分時間都是運(yùn)行1臺機(jī)組。油泵的運(yùn)行時間減少一半，初步估算，每年節(jié)約2萬kW·h廠用電，同時， 也延長了油泵的使用壽命。

7 結(jié) 語

通過對天臺縣桐柏水電站運(yùn)行中出現(xiàn)問題的分析，找出了問題存在的主要原因，在不做重大改動的前提下，提出了行之有效的辦法，減少了運(yùn)行和檢修成本，提高了水電站運(yùn)行穩(wěn)定性及水電站發(fā)電的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本文所述可為其他水電站遇到類似問題時提供處理經(jīng)驗(yàn)。