水轮发电机组弹性油箱渗漏分析与处理

余泽发

（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南普洱，665000）

水轮发电机组弹性油箱渗漏分析与处理

余泽发

（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南普洱，665000）

某水电厂2号机组在运行中弹性油箱发生泄漏，压缩值超标，不满足运行要求。弹性油箱渗漏内压降低，弹性油箱端部与内部支铁变为刚性接触，失去缓冲作用，机组运行过程中垂直方向冲击力传递到上机架，造成上机架垂直振动超标，对机组结构部件产生严重损害。对弹性油箱密封进行改进，对单向阀装配进行改进，使用意大利专业生产的单向阀，外加螺塞二次密封。弹性油箱处理后，880 t和950 t载荷耐压试验合格，回装后机组运行各项指标满足要求。

水电厂；弹性油箱；渗漏分析；处理

0 引言

某水电厂装有3台95 MW立轴混流式水轮发电机组，水轮机型号为HLA696-LJ-345，额定功率95 MW，额定水头102 m，最大水头117 m，最小水头75 m，额定流量103.6 m3/s。金属蜗壳，包角345°，弯肘型尾水管，用步进式单调速器控制机组运行，水轮机转向为俯视顺时针，机组采用两根轴结构，水轮机主轴与发电机主轴直接连接。主要部件包括钢制尾水锥管和肘管、蜗壳、座环、蜗壳排水阀和尾水管放空液压排水阀及其操作设备、基础环、底环、蜗壳和尾水管的进人门、蜗壳延伸段钢管、顶盖及排水装置、仪表、管道、导线、导水机构、控制环和接力器、转轮、水轮机轴、联轴螺栓和保护罩、水导轴承、工作密封、检修密封、机坑里衬、水轮机检修平台、大轴中心孔补气装置、水轮机监测系统测头及管路接口、自动化元件、盘柜及控制装置、人行踏板和扶手、各部件或附件安装调整和固定所需的系拉杆、松紧螺栓、支座、调整水平用的千斤顶、垫板、连接件和基础埋件等。

发电机为立轴悬式、三相、密闭循环空气冷却，型号为SF95-28/7600，额定容量/额定功率108.6 MVA/95.0MW，额定电压13.8 kV，额定电流4 542.3A，额定功率因数0.875（滞后），额定频率50 Hz。主要部件包括定子（包括基础部件及预埋件、挡风板、盖板、千斤顶等）、转子、主轴、上、下机架（包括基础部件及预埋件）、轴承、冷却系统、润滑系统、制动和顶起装置（包括制动柜）、制动管道和阀门、发电机主引出线和中性点引出线、装设在发电机本体上的自动化元件、温度检测计、机组测温柜、仪表和检测装置、加热器及除湿装置及其控制设备、齿盘测速装置及转速信号装置、发电机端子箱、灭火设备（包括监控装置和执行机构）。

机组相关技术参数如表1、表2所示。

表1 发电机技术参数Table 1 Technicalparameters of the generator

表2 水轮机技术参数Table 2 Technicalparameters of the hydraulic turbine

弹性油箱是发电机的关键部件，承受转动部分的重量及轴向水推力，弹性油箱的制造质量直接关系到发电机的运行安全。弹性油箱是整个机组弹性支承推力轴承的重要部件，油箱内充满压力油，油箱之间用底座中一环形孔相连，整个系统需牢固密封，利用油箱的轴向变形及油压传递使各推力瓦受力均匀。设计要求弹性油箱在承受机组额定负荷时，平均压缩量为0.33 mm。依据GB/T 8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》要求，对于支柱螺钉的液压推力轴承，各弹性油箱压缩量偏差≤0.20 mm；无支柱螺钉的液压推力轴承，各油箱压缩量偏差设计要求≤0.4 mm。

1 现场检查情况

2号机组在运行中，上机架垂直振动为171μm，参照GB/T 11348.5-2008《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》、GB/T 7894-2009《水轮发电机基本技术条件》标准，机组摆度报警值为300μm、上下机架水平振动限值为90μm、上下机架垂直振动限值为70μm，上机架垂直振动严重超标。

2016年机组年度C级检修中，对2号机组上机架固定螺栓、销钉、机架千斤顶、焊缝等部位进行了检查，未发现松动及开裂情况；对振摆探头、装置进行了校验，均正常；对推力头与镜板连接螺栓进行了检查，发现6颗（共16颗）存在松动情况，对其进行了紧固；对上机架连接筋板进行金属检测时发现焊缝部位存在10条不同程度裂纹，检修中对裂纹进行了补焊处理；弹性油箱检查时，发现+X～+Y之间4个弹性油箱处有黑色的油泥物质；对机组弹性油箱压缩值进行了测量，8只弹性油箱平均压缩值为2.28 mm（弹性油箱设计压缩值为0.33 mm），弹性油箱压缩值严重超标。

2号机组各弹性油箱实测压缩值如表3所示。

表3 2号机组各弹性油箱实测压缩值Table 3 Measured compression of each elastic oiltank of unit 2

2 弹性油箱渗漏原因分析

根据弹性油箱压缩值测量及解体检查情况分析，弹性油箱进油单向阀存在泄漏情况。弹性油箱密封老化、油箱底座密封面存在缺陷导致密封失效，造成弹性油箱泄漏，机组运行中不能起到缓冲作用，弹性油箱端部与内部支铁变为刚性接触，较大的冲击力传递到上机架，造成上机架垂直振动超标。

3 弹性油箱处理

（1）弹性油箱底座及上端盖处原设计各有一道橡胶密封圈，考虑到工作压力较高，长时间在交变载荷下工作，原有密封可靠性低，在底座新增两道、上端盖增加一道聚氨酯密封，如图1和图2所示。

图1 弹性油箱原密封Fig.1 Originalsealof elastic oil tank

图2 弹性油箱改造后密封Fig.2 Renovated sealof elastic oil tank

（2）针对底板密封面存在穿透性缺陷，将弹性油箱底座密封面送至龙门铣床上进行缺陷处理并提高密封面光洁度，保证密封效果，如图3所示。

图3 底座缺陷及加工处理情况Fig.3 Defects of the base defects and its treatment

（3）原弹性油箱单向阀加工粗糙、结构简单、可靠性较低，将其更换为意大利生产的单向阀，提高可靠性。同时检查弹性油箱原单向阀密封面不垂直度达0.14 mm，不易保证密封情况，对密封面进行了铣削，加工后垂直度为0.02 mm，粗糙度1.6 um，保证密封要求，如图4～6所示。

图4 原单向阀Fig.4 Originalcheck valve

图5 更换后新单向阀Fig.5 Replaced check valve

图6 密封面处理前后Fig.6 Sealing surface before and after treatment

（4）弹性油箱回装时，使用力矩扳手按要求紧固螺栓，防止松动。

（5）弹性油箱回装结束后，按图纸技术要求进行了880 t荷载试验，稳压72 h，无渗漏，试验时测量弹性油箱平均压缩值为0.45 mm。880 t荷载试验结束后进行了950 t荷载试验，稳压8 h，无泄漏。

（6）弹性油箱调整环上平面高差不满足要求，对调整环上平面在龙门铣床上进行了加工调整，加工后满足图纸要求高度偏差小于0.05 mm的要求。2号机组弹性油箱调整环上平面高差所测数据如表4所示。

（7）弹性油箱运回电厂后，机组开始回装，回装过程中对机组进行了盘车检查，通过修刮推力头与镜板间环氧树脂绝缘垫，镜板跳动值满足要求，2号机组盘车数据及镜板跳动情况如表5所示。

（8）由于8块推力瓦及瓦托架厚度不一致，在现场盘车时，通过在调整环下方添加铜皮进行了调整，镜板水平调整合格后，检测弹性油箱压缩值及偏差满足要求，数据如表6所示。

表4 2号机组弹性油箱调整环上平面高差(单位：mm)Table 4 Surface elevation difference of the adjusting ring of the elastic tank of unit 2

表5 2号机组盘车数据及镜板跳动数据Table 5 Turning and thrust runner collar data of unit 2

表6 2号机组弹性油箱压缩值现场测量数据Table 6 On-site measured compression ofthe elastic tank of unit 2

4 弹性油箱处理后机组运行状况

弹性油箱处理回装后，机组进行了稳定性试验，上机架垂直振动满足要求，机组运行指标合格。具体数据如表7所示。

5 结语

对水轮发电机组弹性油箱渗漏原因分析及处理进行了论述，对机组运行中的上机架垂直振动、弹性油箱压缩值超标等进行了关联分析，对弹性油箱的渗漏处理和机组运行分析具有很好的借鉴意义。 ■

表7 2号机组修后稳定性试验数据Table 7 Result of stability test of unit 2 after repair

[1]GB/T 8564-2003,水轮发电机组安装技术规范[S].

[2]GB/T 11348.5-2008,旋转机械转轴径向振动的测量和评定[S].

[3]GB/T 7894-2009,水轮发电机基本技术条件[S].

作者邮箱：dtynyzf@163.com

Analysis on leakage ofelastic oil tank of hydraulic turbine generator unitand its treatment

YU Ze-fa Yunnan Datang International Lixianjiang Valley Hydropower Development Co.,Ltd.

Leakage ofthe elastic tank occurs during operation of Unit2 ofa hydropower station.Its ex⁃cessive compression can notmeetthe operation requirements.Owing to the internalpressure reduction, the end partofthe elastic oiltank changes into rigid contactwith internalsupportas lose ofcushioning effect.In the unitoperation,the verticalimpactforce is transferred to the upper frame,which causes ex⁃cessive vertical vibration of the upper frame and results in serious damage to unit parts.Improvement of the sealofthe flexible tank is implemented.As well,the assembly ofone-way valve is renovated by use of Italian professionalone-way valve.Further,the second plug sealing is added.By these treatment,the880tand 950 tload pressure testproved the qualification ofthe elastic oiltank and itmeets allthe re⁃quirements in operation.

hydropower station;elastic tank;seepage analysis;treatment

TV734.2

B

1671-1092（2017）01-0061-04

2016-05-17；

2016-07-12

余泽发（1987-），男，云南昭通人，大学本科，工程师，主要从事水电站生产设备管理工作。