水輪發(fā)電機(jī)組甩油原因及解決方法探析

王忠明

摘 要：在水電站運(yùn)行過程中，由于站立式混流式機(jī)組推力軸承極易在運(yùn)行過程中出現(xiàn)甩油現(xiàn)象，而且這一現(xiàn)象發(fā)生的還較為普遍，這就給機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性帶來了較大的安全隱患。特別是對(duì)于懸吊型的水電機(jī)組，這種甩油現(xiàn)象所帶來的危害更加嚴(yán)重，所以需要針對(duì)甩油的具體的情況查明原因，并提出具體的解決措施，確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電機(jī)組；甩油現(xiàn)象；分析；解決方法

1 發(fā)電機(jī)組甩油現(xiàn)象所造成的危害

1.1 傷害運(yùn)行工作人員

對(duì)于甩油的水力發(fā)電機(jī)組，一旦甩油現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)和水車室地面上都形成一定的積油面，極易使人滑倒，特別是在對(duì)于電站運(yùn)行人員和檢修人員來講，如果在日常工作中沒有注意到地面的情況，則極易滑倒，給人員的人身安全帶來一定的傷害。

1.2 對(duì)水力發(fā)電機(jī)組帶來?yè)p傷

當(dāng)機(jī)組發(fā)生甩油時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組內(nèi)部各機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的潤(rùn)滑效果下降，同時(shí)潤(rùn)滑油夾雜著灰塵也極易導(dǎo)致在機(jī)組通風(fēng)系統(tǒng)等部位形成相應(yīng)的阻礙面，影響正常的通風(fēng)效果，從而給機(jī)組帶來安全隱患。

1.2.1 會(huì)引起水輪發(fā)電機(jī)定子劇烈發(fā)熱溫升

當(dāng)水輪機(jī)上出現(xiàn)甩油現(xiàn)象時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子線圈外層有一層滲油面形成，而油自身的粘性會(huì)吸附周圍的灰塵，一旦時(shí)間一長(zhǎng)，則所形成的污穢半徑則會(huì)擴(kuò)大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子線圈通風(fēng)孔受到堵塞，這樣當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子線圈內(nèi)部的熱量不能及時(shí)散發(fā)出來，從而導(dǎo)致定子線圈出現(xiàn)發(fā)熱溫升現(xiàn)象，使電機(jī)的正常運(yùn)行受到影響，而當(dāng)溫升當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭葧r(shí)，則會(huì)導(dǎo)致線圈的絕緣受到不同程度的破壞，降低定子線圈的使用壽命。

1.2.2 增加發(fā)電機(jī)定子線圈的維護(hù)保養(yǎng)難度

由于定子線圈通風(fēng)孔受到堵塞，這就導(dǎo)致在發(fā)電機(jī)檢修過程中其維修保養(yǎng)難度增加，相對(duì)于沒有堵塞的定子線圈則需要多浪費(fèi)較長(zhǎng)的工時(shí)，導(dǎo)致維修人員的工作量增加。

1.2.3 會(huì)引起發(fā)電機(jī)定子絕緣水平下降

當(dāng)水輪機(jī)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致定子線圈內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)受到堵塞，使內(nèi)部熱量無(wú)法排放出來，這樣就導(dǎo)致內(nèi)部溫升速度加快，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)給定子線圈的內(nèi)部絕緣水平帶來較大的影響。通過對(duì)一組定子線圈的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，沒有甩油機(jī)組的定子線圈在停機(jī)一天后其絕緣吸收比符合運(yùn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)其絕緣水平與運(yùn)行時(shí)相比沒有多大的降低，而對(duì)于甩油的機(jī)組來講，其停機(jī)一天后，雖然定子絕緣吸收比還是能夠滿足運(yùn)行的要求，但其絕緣水平下降的幅度則較大，所以對(duì)于甩油的發(fā)電機(jī)組，其絕緣水平呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而且會(huì)隨著運(yùn)行環(huán)境的惡化而不斷降低。

1.2.4 會(huì)引起發(fā)電機(jī)定子線圈發(fā)生單相接地或相間短路等事故 當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組在甩油現(xiàn)象中運(yùn)行時(shí)，一旦有不正常的負(fù)荷沖擊，則會(huì)導(dǎo)致定子線圈處在熱效應(yīng)和動(dòng)效應(yīng)的雙重作用下發(fā)生損壞，導(dǎo)致單相接地故障發(fā)生，甚至直接導(dǎo)致定子線圈繞組絕緣受到破壞，影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

1.2.5 增加發(fā)電機(jī)軸瓦發(fā)生燒毀事故的危險(xiǎn)率

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組甩油比較嚴(yán)重時(shí)，則會(huì)使其運(yùn)行過程中軸承油位出現(xiàn)急劇下降的問題，極易導(dǎo)致故障的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸瓦發(fā)生燒毀，使機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致停機(jī)事故發(fā)生，影響電站的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

2 發(fā)電機(jī)組甩油原因分析

2.1 內(nèi)甩油原因

發(fā)電機(jī)作為電站中非常重要的設(shè)備之一，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行受到較大的影響。機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)過程中，在上部風(fēng)扇的作用下就會(huì)起到鼓風(fēng)作用效果，在發(fā)電機(jī)推力油槽擋油管內(nèi)下側(cè)形成一個(gè)低壓區(qū)，在壓差作用下，檔油管與推頭內(nèi)壁之間就會(huì)形成相應(yīng)的油霧，并將沿著發(fā)電機(jī)主軸與擋油圈的環(huán)腔間向下溢出，甩到輪輻及發(fā)電機(jī)定子線圈上，這就是日常運(yùn)行中所說的內(nèi)甩油現(xiàn)象。內(nèi)甩油除了運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)原因造成外，還可能由于機(jī)械結(jié)構(gòu)制造不規(guī)范和安裝調(diào)試不到位等原因造成擋油管外圓與推力頭內(nèi)圓之間的徑向距離出現(xiàn)不均勻，偏靠一方的原因。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，當(dāng)推力頭帶動(dòng)潤(rùn)滑油高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境就類似于偏心泵，從而使得潤(rùn)滑油產(chǎn)生周期性的壓力脈動(dòng)，不斷向上竄油，使?jié)櫥图坝挽F沿著推力頭的內(nèi)壁甩出，飛濺到發(fā)電機(jī)內(nèi)部，形成相應(yīng)的雜質(zhì)油阻礙面，從而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.2 外甩油原因

發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)會(huì)出周期性的循環(huán)推力產(chǎn)生，在這種推力作用下，如果油槽內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)再不暢通，這極易導(dǎo)致油槽內(nèi)的油溫上升，一旦油溫達(dá)到45℃左右時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致油槽內(nèi)的空氣出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象，這時(shí)油槽內(nèi)攪動(dòng)旋轉(zhuǎn)及油在離心力作用下，則會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的拋物線運(yùn)動(dòng)，一旦在運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到阻礙，則會(huì)濺起在油槽上方形成油霧，從而甩出油槽內(nèi)。

3 甩油的解決方法

3.1 阻止法

為了有效的抑止發(fā)電機(jī)甩油現(xiàn)象的發(fā)生，則可以利用外加設(shè)備來對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的壓力環(huán)境進(jìn)行破壞，這樣使局部形成負(fù)壓，或是對(duì)于油的吸高和涌溢進(jìn)行阻止，可以有效的避免甩油現(xiàn)象的發(fā)生。

在發(fā)電機(jī)推力頭內(nèi)壁中加裝壓力破壞風(fēng)扇，利用風(fēng)扇形成的壓力干擾重新形成利于發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的壓力環(huán)境，保證潤(rùn)滑油具有高效的工況性能。風(fēng)扇葉片可焊在發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常油面以上，并與水平面形成一個(gè)大約15-30度左右的安裝角。當(dāng)推力頭在高速旋轉(zhuǎn)過程中，就會(huì)使風(fēng)扇產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，既可以降低油槽油面吸高，還可以阻止油霧上竄。如果內(nèi)部空間不夠時(shí)，也可將風(fēng)扇葉片焊接在正常油面之下或固定在推力油槽鏡板內(nèi)側(cè)，使風(fēng)扇葉片完全浸入到油中，從而形成葉片泵結(jié)構(gòu)。在正常運(yùn)行時(shí)，靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓將油面往下吸，阻止該處油面升高。在推力頭內(nèi)壁處加擋油圈，可以有效阻止風(fēng)扇產(chǎn)生的少量漏油。從而實(shí)踐運(yùn)行證明，利用在推力軸承內(nèi)部加風(fēng)扇與擋油圈相結(jié)合的方法可以有效解決發(fā)電機(jī)組發(fā)生甩油問題。

3.2 穩(wěn)壓法

穩(wěn)壓法就是通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，加大旋轉(zhuǎn)件與擋油筒之間的間隙，使?jié)櫥驮跈C(jī)組高速旋轉(zhuǎn)過程中減小其相對(duì)偏心率，從而降低油面壓力脈動(dòng)值，有效保持油面在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的平穩(wěn)特性，防止油液或油霧飛濺上竄。另外可以為了確保油面達(dá)到穩(wěn)壓的效果，則可以在旋轉(zhuǎn)部件上進(jìn)行穩(wěn)壓孔的鉆取，這樣可以實(shí)現(xiàn)油槽內(nèi)外的壓力達(dá)到平衡，避免內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)壓，從而有效的防止油面出現(xiàn)吸高甩油的情況。

3.3 阻力延長(zhǎng)法

這種方法是利用在油槽內(nèi)進(jìn)行增設(shè)迷宮槽或是擋油管，來阻擋甩油或是延長(zhǎng)甩油通道，使機(jī)組的甩油阻力增加，從而起到有效的防止甩油現(xiàn)象發(fā)生作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于水輪發(fā)電機(jī)組在甩油過程中存在著內(nèi)甩油和外甩油之分，這就需要在對(duì)于甩油現(xiàn)象進(jìn)行處理時(shí)，則需要根據(jù)發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，針對(duì)于日常甩油的問題進(jìn)行分析，根據(jù)內(nèi)甩油和外甩油所產(chǎn)生的具體原因來制定切實(shí)可行的解決措施，從而有效的抑制甩油現(xiàn)象的發(fā)生，確保發(fā)電機(jī)組能夠高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，為電站創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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