呂澤桓

摘 要：調(diào)速器油箱的油溫維持在正常范圍內(nèi)是發(fā)電機(jī)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了西溪2#水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器油箱油溫過高現(xiàn)象，選用YSPG-100冷卻器進(jìn)行水冷冷卻，最終通過了試驗(yàn)驗(yàn)證并消除了機(jī)組運(yùn)行隱患。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器油箱;高油溫;YSPG-100冷卻器;分析試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TV738文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）15-0062-03

Abstract： Maintaining the oil temperature of the governor oil tank within the normal range is the key to the safe and reliable operation of the generator. Based on actual cases， this paper analyzes the overheating of the governor oil tank of the Xixi 2# hydro-generator unit， and selects the YSPG-100 cooler is for water-cooled cooling， which finally passes the test verification and eliminates the hidden danger of unit operation.

Keywords： governor oil tank;high oil temperature;YSPG-100 cooler;analytical test

廣東粵海飛來峽水力發(fā)電有限公司潮州樞紐分公司坐落于廣東省潮州市湘橋區(qū)韓江下游東、西溪分叉口，共有4臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其中西溪2#機(jī)組的裝機(jī)容量為14 MW，經(jīng)西溪變電站T接并入110 kV潮州—官塘線路。調(diào)速器采用的是通用電氣水電設(shè)備（中國(guó)）有限公司（原天津阿爾斯通公司）提供法國(guó)ALSTOM公司的NEYRPIC 1500型雙調(diào)節(jié)微機(jī)調(diào)速器，由微機(jī)調(diào)節(jié)器（電氣部分）和電液隨動(dòng)系統(tǒng)（機(jī)械部分）兩大部分組成。調(diào)速器油箱由鋼板焊接而成，內(nèi)裝操作油為46#汽輪機(jī)油，測(cè)溫元件采用鉑電阻測(cè)溫計(jì)（DL），安裝在調(diào)速器油箱內(nèi)。

觀察調(diào)速器油箱油溫的途徑有兩條。一是通過測(cè)溫電阻測(cè)出溫度，再傳入EC2000監(jiān)控系統(tǒng)，以此獲得調(diào)速器油箱內(nèi)的油溫，二是運(yùn)行人員巡檢時(shí)通過測(cè)溫槍直接測(cè)出油溫。

1 分析與改造

1.1 缺陷描述

調(diào)速器油箱油溫過高主要會(huì)產(chǎn)生四點(diǎn)危害。第一，油的黏度會(huì)降低，使調(diào)速器的工作效率下降，從而可能導(dǎo)致泄漏，影響正常工作;第二，過高的油溫會(huì)引起部件的熱變形，熱膨脹系數(shù)不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的間隙變小，橡膠密封件壽命減小，導(dǎo)致卡死而無法工作;第三，加速油的氧化致使油加快變質(zhì)，影響使用壽命;第四，油的空氣分離壓力降低，油中溶解空氣溢出，產(chǎn)生氣穴，導(dǎo)致調(diào)速器系統(tǒng)工作性能下降。

早在2016年，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)，西溪2#機(jī)組的調(diào)速器油箱油溫長(zhǎng)期處在一個(gè)較高的溫度范圍內(nèi)，因此在對(duì)該機(jī)組進(jìn)行A級(jí)檢修時(shí)對(duì)此問題進(jìn)行了處理。處理方法主要是對(duì)該機(jī)組轉(zhuǎn)輪、受油器、調(diào)速器各閥組等調(diào)速器液壓系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行解體檢修且更換了損壞的密封件，并對(duì)轉(zhuǎn)輪抗磨環(huán)及活塞桿密封進(jìn)行技術(shù)改造，暫時(shí)解決了調(diào)速器油箱油溫過高的設(shè)備缺陷。

消缺投運(yùn)后，隨著時(shí)間推移，該缺陷再次發(fā)生。監(jiān)控系統(tǒng)記錄及現(xiàn)場(chǎng)巡視發(fā)現(xiàn)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，夏季油溫最高為51 ℃左右，冬季油溫最高為48 ℃左右;停機(jī)時(shí)，夏季油溫為32 ℃左右，冬季油溫為27 ℃左右;該臺(tái)機(jī)組調(diào)速器油泵空載-打油時(shí)間與其他3臺(tái)機(jī)組對(duì)比要短得多，按照調(diào)速器巡回檢查標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)速器油箱油溫允許的范圍為10～55 ℃，油溫臨界于正常范圍，為了避免事故進(jìn)一步蔓延而影響該機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行，要進(jìn)行調(diào)速器改造。未改造前（2020年），西溪2#機(jī)組調(diào)速器油溫分布如圖1所示。

1.2 分析原因

發(fā)現(xiàn)缺陷后，要分析問題。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以及技術(shù)分析，調(diào)速器油溫升高的可能原因如下：油加熱器誤開;調(diào)速器油系統(tǒng)各部件及閥組不正常，有破損;溫度傳感器、表計(jì)損壞;液壓設(shè)備相關(guān)組件密封損壞;機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷過大;調(diào)速器油變質(zhì);油泵運(yùn)行不正常，有過熱現(xiàn)象。

根據(jù)這些可能的因素逐一進(jìn)行排查，運(yùn)行人員通過巡視發(fā)現(xiàn)油加熱器并無誤開，溫度傳感器和儀表正常且無損壞，通過對(duì)油質(zhì)的定期化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并沒有問題，油泵正常運(yùn)行，無過熱現(xiàn)象。因?yàn)橄惹坝羞^對(duì)相關(guān)密封的改造，檢修人員對(duì)以前改造的地方進(jìn)行了檢查。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和維修人員的檢查結(jié)果，其主要原因是部件和閥組運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，設(shè)備老舊，導(dǎo)致磨損加重，從而使閥芯、閥套的間隙加大[1]。

1.3 處理與改造

經(jīng)過檢查與分析，調(diào)速器油箱油溫過高的原因是調(diào)速器油系統(tǒng)各部件及閥組運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，使得部件磨損、設(shè)備老舊。因此，改造前期先采用清洗感壓閥組的方案，經(jīng)過清洗處理，其效果并不明顯，溫度最高仍然能達(dá)到50 ℃左右，因此必須采取有效辦法進(jìn)行降溫并且不能影響水輪機(jī)組的運(yùn)行。經(jīng)過討論分析，可以采用強(qiáng)制冷卻的方式，強(qiáng)制冷卻有強(qiáng)迫風(fēng)冷和強(qiáng)迫水冷兩種方式[2]。

前期采用的是強(qiáng)迫風(fēng)冷，該方式可在調(diào)速器油箱外加裝一（數(shù)）個(gè)大風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制物理降溫。但該方案只適用于臨時(shí)情況，實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，降溫效果略低且功率損耗略大，西溪2#機(jī)組運(yùn)行時(shí)，溫度最高仍能達(dá)到45 ℃左右，達(dá)不到理想效果，因此強(qiáng)迫風(fēng)冷并不能作為長(zhǎng)期投入的方案使用。

而后根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況，選用YSPG-100冷卻器，該冷卻器為強(qiáng)迫水冷，采用的是穩(wěn)態(tài)流設(shè)計(jì)，使冷卻管內(nèi)壁具有防污染防結(jié)垢的能力;采用內(nèi)管為奧氏體不銹鋼的雙重管結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了冷卻器內(nèi)壁的抗磨損能力和密封性。YSPG-100冷卻器的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

改造內(nèi)容主要是調(diào)速器油泵空載排油回路，將原調(diào)速器油泵空載排油管（DN50 mm）引出調(diào)速器油箱，接至油冷卻器冷卻后再排到調(diào)速器油箱完成循環(huán)，通過YSPG-100油冷卻器對(duì)調(diào)速器油進(jìn)行強(qiáng)迫水冷冷卻，降低油溫。其冷卻水來自冷卻供水總管。焊接與油漆方面，管道的焊接破口為單邊破口，氬弧焊打底不銹鋼焊條滿焊;油冷卻器及油管、冷卻水管管道配制焊接件需要除渣去銹，刷防銹底漆一次，面漆需要刷兩次[3]。改造后的調(diào)速器油系統(tǒng)如圖2所示。

2 試驗(yàn)與投運(yùn)效果

2.1 壓油裝置試驗(yàn)

在完成改造后，要進(jìn)行壓油裝置試驗(yàn)。壓油裝置試驗(yàn)分為油泵試運(yùn)行試驗(yàn)和密封試驗(yàn)，目的在于檢驗(yàn)油冷卻器改造后油泵在空載和各種壓力下的振動(dòng)情況、運(yùn)行情況以及檢修質(zhì)量[4]。

油泵試運(yùn)行試驗(yàn)需要先進(jìn)行油泵裝配，而后啟動(dòng)油泵控制開關(guān)，確認(rèn)油泵運(yùn)行正常后，空載運(yùn)行1 h。隨后在1.5 MPa、3.0 MPa、4.4 MPa各油壓下進(jìn)行油泵試驗(yàn)，分別進(jìn)行10 min。在試驗(yàn)過程中，油泵應(yīng)連續(xù)運(yùn)作，用油泵卸載閥的手動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘來控制試驗(yàn)壓力。運(yùn)行正常無異常后，在油罐內(nèi)無壓的情況下向壓力油罐送油，到達(dá)正常油位后向壓力油罐充氣至6.3 MPa額定壓力，運(yùn)行1 h且油溫不得超過55 ℃，在充氣過程中對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行檢查，判斷是否漏油，若漏油則停止充氣。

密封試驗(yàn)需要將壓力油罐的所有閥門關(guān)閉，使其油位和油壓均保持在正常的工作范圍內(nèi)。經(jīng)過8 h后，油壓下降量不得大于額定油壓的4%。

以上兩個(gè)試驗(yàn)表明，安裝調(diào)速器油冷卻器后，油泵試運(yùn)行試驗(yàn)下，油泵在各個(gè)壓強(qiáng)均能連續(xù)運(yùn)行，在額定壓強(qiáng)下能夠可靠運(yùn)行且油溫基本保持在35 ℃左右，符合標(biāo)準(zhǔn)要求;密封試驗(yàn)進(jìn)行8 h時(shí)，油壓下降量約為0.12 MPa，為額定油壓的1.9%，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 充油試驗(yàn)

試驗(yàn)前先確保轉(zhuǎn)輪室、水輪機(jī)控制環(huán)、拐臂處無人工作，流道無水壓，且導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)處無阻礙物。在調(diào)速器正常工作的情況下，將壓油裝置打到手動(dòng)位置，將接力器檢修排油閥關(guān)閉，接力器鎖定拔出;再將壓油裝置打到手動(dòng)位置，打開油罐的供氣閥，向系統(tǒng)逐漸充壓至正常油壓，檢查各部位是否漏油，如漏油應(yīng)停止充氣。升壓過程中，檢測(cè)導(dǎo)葉接力器能否可靠關(guān)閉導(dǎo)葉，并且通過測(cè)出接力器在投入與拔出的最低動(dòng)作壓力值來檢測(cè)其動(dòng)作的靈活性與可靠性。在沒有異常的情況下，將壓力升至正常工作壓力，然后將接力器全開、全關(guān)幾次，再檢查各處有無異常及滲油。

充油試驗(yàn)表明，其能在設(shè)計(jì)壓力下正常關(guān)閉導(dǎo)葉，接力器能夠靈活可靠地進(jìn)行投入與拔出動(dòng)作，無滲油現(xiàn)象。

2.3 油冷卻器打壓試驗(yàn)

為了保證YSPG-100油冷卻器能在安全穩(wěn)定的環(huán)境下工作，按照技術(shù)要求，要對(duì)該冷卻器進(jìn)行打壓試驗(yàn)，打壓壓力為1.25倍額定壓力，試驗(yàn)時(shí)間不超過1 h。已知額定壓力為1.6 MPa，因此打壓試驗(yàn)的壓力為2.0 MPa。經(jīng)過試驗(yàn)，YSPG-100油冷卻器能夠在打壓壓力下穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

2.4 投運(yùn)效果

試驗(yàn)合格后，經(jīng)檢查，各閥門、法蘭等連接處無漏油、水情況，西溪2#機(jī)組投入運(yùn)行。近3個(gè)月的運(yùn)行記錄表明，運(yùn)行時(shí)油溫基本穩(wěn)定控制在33 ℃左右，停機(jī)時(shí)油溫控制在22 ℃左右。在不同負(fù)荷下，西溪2#機(jī)組調(diào)速器油箱油溫的變化如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了直接造成調(diào)速器油箱油溫過高的原因，通過不同的方法最終決定用YSPG-100油冷卻器進(jìn)行強(qiáng)迫水冷，觀測(cè)油溫近期的變化情況，隨后通過壓油裝置試驗(yàn)、充油試驗(yàn)、打壓試驗(yàn)以及實(shí)際運(yùn)行，確定其可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性。該方案可用于處理該電站水輪機(jī)組調(diào)速器油箱油溫過高的故障，亦可作為參考，運(yùn)用到其他電站。

雖然采用油冷卻器解決了調(diào)速器油溫過高的問題，但是未來還需要從根源上解決問題。運(yùn)行期間，運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)油溫變化的觀察，做好記錄和分析，在巡查調(diào)速器油箱時(shí)注意有無噪聲;檢修人員應(yīng)注意部件的磨損情況，必要時(shí)進(jìn)行更換。調(diào)速器在電站運(yùn)行中是至關(guān)重要的一節(jié)，不容忽視，只有日常巡視和維護(hù)檢修上做到防微杜漸，才能保證水輪機(jī)組安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳瑞玲.飛來峽水利樞紐3號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器油溫高故障分析及處理[J].廣東水利水電，2011（6）：76-77.

[2]孫毅.水輪機(jī)調(diào)速器設(shè)計(jì)及其選型的相關(guān)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（1）：38.

[3]倪健.水電站水輪機(jī)調(diào)速器常見故障分析及處理[J].河南水利與南水北調(diào)，2020（7）：24-25.

[4]國(guó)家能源局.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝工藝規(guī)程：DL/T 5038—2012[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[5]國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)試驗(yàn)：GB/T 9652.2—2019[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.