神泉水电站发电机组油路外循环系统

马秋海，张义辉，王新刚，赵红涛

（陇县段家峡水电有限责任公司，陕西 陇县 721200）

陇县段家峡水电有限责任公司下属的神泉水电站，是全国第二批电气化试点县陇县电源工程的骨干项目，1992年动工，1995年投产运行。该电站总装机2×1250kW，水轮机型号为JHLA244-WJ-71，是制造厂由三支点改为二支点技术更新后的第一批产品。由于设计制造的缺陷，两台机组运行中推力瓦温度较高，在夏季，1号机组不能满负荷投入运行，机组所带负荷一旦超过300kW，推力轴承的温度快速上升达65℃以上，直至烧瓦；2号机组出力超过1100kW时，轴承温度快速上升到65℃左右，影响机组正常运行。

推力瓦温度过高的主要原因是发电机轴承箱的油路不合理，轴承箱上层的热油和经过冷却后的底层冷油无法充分交换造成油温过高所致。另外，该电站还存在冬季油温过低影响机组启动的问题。为解决这两个问题，我们设计了油路外循环系统进行技术改造。

1 系统结构及原理

所谓油路外循环系统，是将原配置与轴承箱内的冷却器及循环油路移至轴承箱之外改造为外循环系统，使轴承箱内的热油经过外循环系统冷却后，再用油泵输入轴承箱内进行强制循环。该系统需要解决的问题是，轴承箱内的油量不变，即从轴承箱内流出的热油量必须等于进入轴承箱内的冷却油量，进油量大于出油量，会产生“溢油”现象，而进油量小于出油量会使轴承箱内的油量不能保持正常油位，甚至出现无油现象，造成烧瓦。为此，我们应用连通器原理自行设计制作了外循环冷却系统。

外循环冷却的工作原理是，当轴承箱内的油温超过52℃时，油泵启动，将热油吸入轴承箱外的冷却器内进行冷却，使油温降低10℃左右再经油泵加压后送入轴承箱，冷油从上至下与热油充分交换，使箱内油温保持正常，从而维持轴承正常温度，同时保证轴承的带油量。该系统应用了连通器的工作原理，使轴承箱的出油量与进油量保持平衡。冷却管用φ20紫铜管制成螺旋状，使冷却器内充满冷却水。在轴承箱两边的进出油管两端，用一段PVC或PPR管作为外循环系统与水轮发电机组的绝缘（使该系统和发电机系统各成体系，互相不产生电气干扰），也可以通过它观察进出油管中的油量及油色。

外循环系统组成结构如图1所示。

神泉水电站的两台水轮发电机组还有一个问题，当轴承箱内的油温低于5℃时，机组不能启动。神泉水电站是由陇县段家峡水库调节的梯级开发二级电站，电站位于千河风口上，每到冬季，只要机组停机在8小时以上，机房内温度就会降到-5℃以下，最低可降至-18℃，油温降至0℃左右。由于段家峡水库是以灌溉为主，兼水力发电和养鱼的综合利用水库，每年冬灌时，在长达40多天的时间里，水库都是每天凌晨0时放水，下午2时停水。而神泉电站的开机时间正值凌晨2时左右，油温一般都在5℃以下，为了保证机组正常运转，每晚12时，需将轴承箱内的油放出，加热后再注入，不但劳动强度大，而且也造成浪费。为了解决这一问题，在外循环系统进出水管两边分别加装φ25球闸，在冷却器内加装500W热水器，在冷却器上加装温度计。冬季机组启动前约40min，关闭冷却器两边的球闸，使冷却器内的水保持在90%左右时开启热水器，当水温达到70℃左右时开启油泵将轴承箱内的冷油吸入冷却器经加热后再注入轴承箱内，当轴承温度达到20℃左右时开始启动机组。这样，可以有效保证冬季水轮发电机组的安全启动，同时降低冬季机组运行劳动强度。

2 系统主要设备

油路外循环系统的主要设备为：冷却器、油泵、阀门、热水器（热得快）和配管。

冷却器：长80～100cm，宽50～60cm，高30～40cm，用δ=6～10mm钢板焊接，上盖用间距80毫米的螺栓连接，中间用平板止水橡皮作为防漏垫。

油泵：选用DZB-25-370W型油泵，2台，互为备用。

连接管：选用φ20钢管作为连接管。

绝缘管：轴承箱进出口两端用20～30cm长的PVC或PPR管作为绝缘管。

冷却管：选用φ20紫铜管做成螺旋形冷却管，用于冷却油温。

阀门：选用φ20球闸。

热水器：选用FM-880型电热水器，用于冬季提升油温。

以上设备费用及加工费用共计资金2000余元。该系统投资小，无需对轴承箱进行改造，省时省力。

3 系统应用效果

采用外循环系统首先对神泉电站的1号机组进行了改造。在改造前，该机组最大出力达320kW时，推瓦轴承温度升到65℃还不能稳定，有继续上升的趋势，只有降低负荷运行，才能使推力瓦温不超过65℃。1号机组改造后，在室温38℃条件下，负荷达到1250kW时，推力瓦最高温度为52℃，一般可保持在40～50℃。对2号机组也进行了同样改造，可使该机组推力瓦温度保持在48℃以下。此后又对段家峡水电站1号机组（630kW机组，导轴承无冷却系统，运行温度高达62℃左右）进行了改造，加装外循环系统后，该机组的轴承温度可保持在50℃左右。经过长期运行，三台机组的外循环系统工作状态良好，可靠性高，且维护费用低。

4 结语

本项目完成后，不但解决了神泉水电站发电机组推力瓦温度过高影响机组正常运行的问题，而且解决了冬季油温过低影响机组启动的不利因素，获得宝鸡市2010年科技进步二等奖、农业科技推广二等奖。在农村水电站管理中具有一定的推广价值。