直岗拉卡1 号机组操作油管断裂原因分析及处理

杜礼斌

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎 811999）

1 引言

青海直岗拉卡水电站位于黄河干流上游的青海省尖扎县于化隆县境内，电站安装5 台单机容量为38 MW 的灯泡贯流式水轮发电机组，设计年发电量7.62 亿kW·h，一期首台机组于2005 年投产发电，二期最后一台机组于2014 年投产发电。

2022 年3 月7 日02：49，1 号机组在运行减负荷过程中，桨叶开度由62%突降至0%，现地检查桨叶开度显示3.63%，导叶开度78%，调速器无故障信息；现地手动操作桨叶开度无效；减机组负荷至导叶开度50%时，1 号机组油压装置油罐油位快速下降，同时工业电视发现1 号机组受油器端盖有带压力的油喷出（视频监控画面），1 号机组机旁盘手动紧急停机；停机后公司设备部相关人员对受油器部位进行检查，发现受油器端盖及螺栓被压力油冲开，螺丝滑丝，密封条外露。

2 转轮操作油管结构及断裂原因分析

2.1 操作油管结构介绍

操作油管是通过受油器与转轮叶片接力器供油的主要部件，调速器主配压阀通过管道将压力油输送至受油器开关腔，通过开关腔将压力油供给转轮叶片操作的接力器，通过驱动操作桨叶，外管由主轴内腔、转子内腔及转轮体腔体及连接在转子上的一段外管组成，为转轮叶片接力器供油，转轮开启时做排油管使用；中管为一整根无缝钢管（分为中管1、2、3 段，为方便安装），受油器段与开腔连通，另一头与转轮接力器活塞连接，当中管为压力油时，转轮接力器缸体内充满压力油，当压力达到额定时推动缸体运行，缸体带动叶片转臂，内管为一条直径较小的无缝钢管，布置在中管内，通过调速器系统的轮毂油箱供油给转轮体，主要作用为保证转轮体内各转动机构的润滑以及防止流道内水通过叶片旋转部位进入转轮体，主要起平衡作用。

2.2 操作油管断裂原因分析

直岗拉卡水电站近年来受电网调控及上游电站调频的影响，由于电站位置距上游调频电站仅7.5 km，直岗拉卡电站库容较小，造成电站开机十分频繁，2021 年上游电站累计调频次数171 次，累计调频时长1 023.22 h，导致我公司开停机次数大幅增加，出现上游电站调频时，日开机停机次数达到20 台次，2019 年开机次数为2061 次，2020 年为1 673 次，2022 年为3 975 次，机组各转动部件受到严重影响，加速设备性能下降。

（1）机组的频繁启停产生的影响，使转动部件经常产生加速或减速的过程，加速了操作油管材料老化。

（2）设备制造缺陷的影响，断裂的操作油管断口处有明显的2 个气孔，主要原因为设备制造时安装导向头侧螺纹与操作油管焊接时产生的气孔，安装时未发现油管存在缺陷，气孔位置为操作油管中管的薄弱环节，机组运行时操作油管跟随转轮同步转动，由于操作油管转轮侧有一法兰连接，上游侧导向头侧与受油器挡盖配合间隙较小，中管共设置2 个支架，油管长度9.5 m，有较大的扰度，机组转动时离心力较大，导致操作油管从薄弱环节处断裂。

（3）机组历经3 年丰水期连续大负荷运行，且机组开停机频繁，每次机组开停机、负荷调整时对管道的冲击、振动导致金属疲劳。

（4）受油器安装完成后的影响，由于受油器挡环、挡套、浮动瓦配合间隙较小，轴向间隙一般为0.05 mm，受油器回装完成后由于外部管道连接时需安装绝缘垫、密封垫间隙较大，受油器底座、受油器体、前油箱安装后产生一定的拉力，安装位置发生位移，导致安装时的数据发生变化，运行振动、摆度较大。

3 操作油管的检修方法

3.1 油管检修前的准备工作

对新的操作油管进行清扫，确认油管密封槽无毛刺及缺陷后进行无损检测，确保新更换的操作油管无缺陷，清扫检测后的油管进行耐压试验，强度按照工作压力的1.25 倍进行压力试验；调速器油系统泄压，排出系统各油箱油。

流道内无水后打开流道进人孔，查看转轮体排油孔位置，如排油孔位置不在-Y 方向时，拆除转子锁定，退出制动闸，启动高压顶起油泵进行人工盘车，将转轮体排油孔盘转至-Y 方向，然后恢复防止发电机转动的措施。打开排油阀堵板，将排油阀打开，通过接引的临时抽油泵进行排油。

3.2 受油器的拆除

打开受油器开关腔及前油箱排油阀，确认无油后进行拆卸工作，拆除供排油管道后进行前油箱及受油器体的拆除，将拆除的挡环、挡套、浮动瓦按照先后顺序进行摆放，并做好记号，禁止作业人员随意移动，拆除时可测量浮动瓦及操作油管配合间隙，检查浮动瓦磨损情况，间隙不符合要求时，准备新的浮动瓦，以便在安装时更换。将受油器体所有附属设备拆除后发电机组泡头侧发电机侧工作暂时停止。

3.3 流道内工作

（1）操作油管的更换需在流道内进行，作业方式为高处作业，首先搭设脚手架，在机组中心线以下搭设作业平台，在平台的基础上搭设转轮侧周围满堂脚手架，确保泄水锥拆卸、安装吊点的焊接及泄水锥把合螺栓护板的正常操作，搭设脚手架时需考虑泄水锥拆除后放置位置，因泄水锥拆除后不得放置在作业平台或悬挂在流道内。

（2）泄水锥及转轮体缸盖的拆除，吊点焊接必须由专业的电焊工进行操作，完成后必须履行验收手续，验收完成后挂与泄水锥重量匹配的手拉葫芦，手拉葫芦受力后拆除螺栓护板，依次拆除螺栓，在+Y方向至少预留4 个螺栓，此时将泄水锥下方脚手架及踏板拆除，拆除后的作业平台必须设置防止人员坠落的措施，以上工作完成后，拆除预留螺栓将泄水锥利用手拉葫芦缓慢放置在流道内，拆除恢复作业平台脚手架及踏板；泄水锥拆除完成后将轮毂供油管（操作油管内管）连接螺母拆除，在转轮缸盖+Y方向上焊接吊点，作业流程同泄水锥一致。

（3）操作油管的拆除，转轮缸盖拆除完成后，首先将内管逐段进行拆卸，拆除完成后依次拆除中管，中管的拆除可能存在卡涩的问题，因机组安装时操作油管的转轮侧段是同转轮体就位后安装，所以中管前段、中段在转轮吊装前已安装在主轴内，转轮体与主轴连接时将中段和后段进行连接，也就是说操作油管的正常安装同日常检修更换操作方法有较大的区别，因操作油管中管、内管设置了支架，在拆除过程中中管的后段可顺利取出，前段、中段管道支架与后段高度不一致，存在取出时发生卡涩的可能，由于直岗拉卡机组为天津阿尔斯通制造生产，中管的前段、中段取出时较为困难，因此在机组制造、安装过程中必须考虑操作油管后期检修难度，以免出现操作油管中管无法取出的现象发生，给机组后续检修带来风险。

（4）操作油管的安装

全部操作油管拆除完成后对管道的外表面、丝口、法兰进行清扫，将安装的管道进行编号，准备与管口丝口匹配的O 型密封圈，管口用白布进行防护以免杂质进入，安装时将中管前段吊平后缓慢导入，后段操作油管导入时由于管道较长，油管的前端会接触在支架上无法穿出时，需在灯泡头内安排工作人员利用辅助钢管配合将操作油管导出，导入时根据管道进入情况对支架进行处理，支架配合间隙较大时无法正常安装，太小时安装后油管摆度较大，确认无误后将前段导入至合适位置，将中段与前段的丝口进行连接，连接可涂抹少量的润滑或透平油，防止润滑不良导致密封圈损坏，使用链钳或管钳将连接部位拧紧，在连接部位焊接不少于3 组的止动块，防止机组运行过程中连接部分松动。按照以上顺序完成中段及后段的连接，内管的安装方法一致，全部油管安装完成后，按照拆卸时的顺序完成转轮体缸盖、泄水锥的安装。

4 受油器的安装

新安装的操作油管必须盘车检查，摆度值应不大于0.10 mm，外管和中管必须参与检查，检查合格后方可进入受油器安装阶段，受油器浮动瓦与操作油管轴颈的配合间隙符合发电机组说明书和国标的要求，受油器底座安装后，首先调整操作油管外管同底座的波浪度、同心度，按照左右相等，上大下小、水平上下垂直的原则调整，数据必须在规程允许的范围内，受油器体安装时需检查绝缘垫，螺栓紧固后由电气专业人员进行受油器体绝缘检查，绝缘合格后可进行其它部件的安装，调整完成后按照拆除时的相反顺序进行安装挡套、浮动瓦、挡环、挡盖、反馈装置、前油箱，以上步骤完成后对供排油管道进行安装，因供排油管为钢管，安装时法兰的把合时的拉力一定程度上驱使受油器体发生位移，所以本次检修后对供排油管进行了改造，将原有的钢管刚性连接更换柔性高压橡胶软管，更换后可使受油器体处于相对的自由状态，确保盘车调整数据不会改变，减少机组运行时产生的共振，提高设备运行的可靠性和安全性。

5 结论

本次设备事故发生后，对操作油管的断裂原因进行了全面分析，因操作油管在日常运行中无法检查，只有设备大修或中修时进行检查，通过分析，首先要保证在操作油管安装调整时各部安装精度要高，排除一切受外力影响操作油管的可能，提高设备的可靠性，1 号机组操作油管更换后机组经几个月运行状况良好，但检修更换时需考虑各种工况对操作油管的影响，确保检修质量，提高设备的可靠性，本次操作油管的检修对于同类型机组有一定的借鉴性，有必要更进一步探索研究。