沙湾水电站机组受油器甩油原因分析与对策

谢 琰 曾 宏 付 玉

（四川圣达水电开发有限公司，四川乐山614900）

0 引言

沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级，距上游已建的铜街子水电站11.5km。 电站采用一级混合式（河床式厂房加长尾水渠）开发。 电站以发电为主，兼顾灌溉，总装机480MW(4×120MW)，属国家大（二）型规模电站。

沙湾电站水轮发电机组为立轴半伞型结构的轴流转桨式机组,型号为ZZD345E－LH－850，额定出力123.1MW，额定转速76.9r/min，固定导叶15 片，活动导叶24 片，轮叶5 片。 沙湾水电站自2010 年机组全部投产发电以来，四台水轮发电机组受油器在实际运行中出现了不同程度的甩油现象，其中一号机组和四号机组受油器甩油严重，机组油压装置油泵启动频繁，这给机组调速系统的安全稳定运行带来了隐患，对此进行原因分析，提出防范处理措施，保证机组安全稳定运行。

1 机组受油器甩油原因分析

1.1 受油器的基本结构

沙湾水电站受油器主要在机组大轴上设置有转动套筒，在转动套筒外设置有上、下两个浮动密封环，能够灵活自动调整中心，使密封间隙均匀。 同时在浮动密封环上下端均设有O 型密封圈，防止受油器两个操作油管之间相互窜油和经上下压环与转动套筒之间间隙漏油，基本结构如图1。

1.2 受油器甩油的现象

沙湾水电站一号和四号机组受油器在日常运行中，机组受油器上端部出现严重甩油现象，下端部漏油量基本正常，上下浮动密封环之间油孔出现油流喷射现象，机组压油装置油泵启动频繁，机组耗油量增大，压力油温升高，加速油质恶化，同时增加速螺杆泵各部件间的磨损，磨损产生的铜屑，使滤油器经常堵塞，当窜油量大时，则会出现轮叶操作困难等现象，大大降低了调速系统的灵敏性、稳定性，影响机组安全运行。

1.3 受油器甩油原因

受油器作为水轮机的重要部件，水轮机受油器的主要作用是将调速器压力油自固定油管引入转动的操作油管，并通过操作油管将压力油输送至轮叶接力器，以实现轮叶开度的控制。 由于压力油需从固定部分输送至转动部分， 所以必然存在固定部分和转动部分之间的密封，而这种密封往往很难保证100%可靠，所以，机组受油器必然存在一般的漏油现象。 但是沙湾水电站一号和四号机组甩油量较大，除了上述的原因具体分析如下：

（1）受油器上O 型密封圈老化、损坏

受油器O 型密封圈的作用是将受油器压力油与外界隔绝，安装位置如图2 所示：

图2 受油器O 密封圈老化损坏甩油示意图

由图2 可以看出，一旦O 型密封圈老化、损坏，或者与转动轴之间配合不佳，受油器转动部分和固定部分之间密封将会变差，压力油将会沿着旋转的大轴，通过受损的O 型密封圈排向外界，形成接力器甩油现象，压力油甩油流向如图中小箭头所示。

（2）轮叶主配压阀位置未能复中

由于受油器不断向外甩油，如果主配压阀一直处于中位，那么将不会有压力油进行补给， 这样操作油管内压力油将会随时间最终甩完，之后就不会有压力油甩出，但是当轮叶主配压阀未能复中，这就导致操作油管持续压力油补给，造成受油器持续的甩油现象。 根据沙湾水电站实际运行观察，以四号机为例，受油器右操作油管（接受油器内操作油管）温度较左操作油管（接受油器外操作油管）高，所以就可以确定受油器右操作油管一直有压力油供给，这样使左操作油管一直接通回油，从而导致受油器上部甩油量较大，具体如图3 所示。

由图3 可以看出，受油器上油腔接通压力油，下油腔接通回油。由于O 型密封圈老化损坏， 压力油向上经过密封圈导致受油器持续甩油。 压力油向下经过O 型密封圈流至受油器外操作油管，最终回油流入回油箱。

2 受油器甩油的处理措施

图3 轮叶主配压阀未复中甩油示意图

沙湾水电站受油器甩油问题造成机组压力油泵频繁启动，压力油温升高。不仅延长了压力油泵的启动时间，加速泵体的磨损，造成了压力油油质变差，严重帅有时，威胁机组的安全运行。 所以，针对此问题提出了以下几方面的对策：

2.1 机组检修时，更换密封圈，调整轮叶主阀复中

O 型密封圈作为一种橡胶部件，是一种损耗品，在每次机组检修过程中，应选择合适的O 型密封圈进行更换，并对更换时间做好详细记录，以防止其过度使用损坏，预防事故于未然。仔细检查浮动密封环或转动套筒表面光洁度， 受油器浮动上压环与转动套筒之间间隙、偏差等，有毛刺或浮动密封环间隙过小时，及时打磨调整处理。同时调整轮叶主配压阀复中，防止轮叶主配压阀未复中，不会切断其压力油供给，导致持续甩油。检修时还应全面、彻底地对回油箱、压力油罐、输油管道等设备进行检查清扫，并用面团将沉积在底部的杂质粘除干净。

2.2 日常运行中，优化机组出力，加强维护力度

机组运行时，应尽量保证机组在最优工况运行，尽量避开在低水头、高振动区域运行，若机组长期在低负荷下运行，运行振动、摆度大、运行工况差，油质差时，使浮动密封环和O 型密封圈磨损增大，间隙变大，导致漏油量变大。 同时根据轮叶开关原理，及时调整，以沙湾水电站四号机为例，当受油器上部甩油量较大时，可增减负荷后，保持最后单步增加一次负荷，这样机组内操作油管将会泄压接通回油，外操作油管将会进油接通压力油。 由于此时上腔已经泄压，那么上腔向外的甩油量就会大大减少。

在日常运行中还应及时调整主配复中， 增加外部甩油处理措施，增加压力油滤油频率，加强对滤网前后压差的监测，并严格按照维护周期进行滤网的清洗、更换，以防止透平油受到污染，保证油质符合要求。

3 结语

机组受油器甩油是轴流转桨式机组常见的现象，通过分析找出机组受油器甩油的具体原因，在日常运行中优化机组出力，避免机组长期在低负荷下运行，运行振动、摆度大、工况差的区间运行，避免受油器O 型密封圈及浮动密封环的磨损。 加强机组维护保养，采取及时调整主配复中，增加压力油滤油频率等措施，保持设备健康运行。加强机组检修管理，更换O 型密封圈，调整轴瓦间隙，更换机组用油。 通过采取对机组受油器甩油的防范处理措施后，沙湾水电站受油器严重甩油现象基本消除，有效的根除了由此影响机组安全运行的隐患。