一起水轮发电机组水导瓦温异常分析与处理

余义华

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆 喀什 844000）

0 前言

下坂地水力发电厂地处高寒、高海拔山区，电厂装设3台额定输出功率50 MW、额定转速428.6 r/min立轴混流式水轮机，最大净水头214.8 m，最小净水头155.76 m，水轮机额定水头190 m，水轮机配套自动化检测元件、液压元件、监测仪表、电气控制元件、保护装置。极端最低气温-39.1 ℃，建库前天然河道实测最大含砂量16.8 kg/m3，河水水质pH值7.8，总硬度3.05，厂房发电机层海拔高程2 747.3 m，地震基本烈度8度，电气主接线采用发—变组单元接线接入南疆电网。

1 水轮发电机组运行工况

下坂地水力发电厂2010年并入新疆主电网运行,水轮机整体设计图见图1。

导轴承采用稀油润滑筒式轴承，其结构可靠，便于主轴密封检修。在导轴承运行时，保证不漏油、不甩油。导轴承能安全承受机组从最大飞逸转速惯性滑行直至停机的全部过程。润滑油采用L-TSA-46（GB11120）汽轮机油，导轴承轴瓦采用巴氏合金材料，导轴瓦在工厂研刮、装配检查。油箱上装配目测油位计和油位信号计,轴瓦内设有测温装置，油槽底部设油混水信号器。

冷却器在出厂前进行耐水压试验，额定工作压力0.3 MPa，试验压力为0.6 MPa。为有效防止冷却水进入油润滑系统、油箱，导轴承油箱还设有油混水报警信号装置，当油中含有一定比例的水分时发出报警信号。在连续运转条件下，冷却水最高温度28 ℃时，轴瓦的最高温度应不超过65 ℃。轴承的冷却器管采用紫铜管材料。

2 水导温度异常故障原因分析

水轮发电机采用立轴悬式结构，推力轴承置于上导轴承上方，分别布置推力轴承、上导轴承、下导轴承、水导轴承。2010年投入运行以来，水轮机水导瓦温基本稳定在52 ℃，2023年9月上旬，水导瓦温52.4~54.3 ℃。2023年9月中旬机组水导瓦温由43.3℃→38.7℃→36.2℃→24.1℃，最低较正常运行低30℃。水轮机室检查发现主轴密封处水流呈喷射状态，复核监控系统[1]发现频繁报机组水导轴承油混水Ⅰ限、机组水导轴承油混水Ⅱ限。机组停机检查水导油盆内油质乳化严重，液位变送器显示油位较正常高近20 cm。

经核查水导轴承结构如图2所示。

图2 机组水导轴承结构

主轴密封上方喷射水流垂直向上顺着水轮机主轴内壁进入水导油盆。在水导轴承下方，设置了无接触的泵板工作密封和空气围带检修密封。主轴设有一套充气围带式检修密封，以便在水压下更换主轴密封，充气围带有压缩空气管接头，其充气压力为0.5~0.8 MPa，试验压力为1.2 MPa。

主轴密封结构图如图3所示。

图3 主轴密封结构图

从水车室检查情况看，主轴密封磨损严重，导致密封漏水严重。

3 水导瓦温异常处理

故障查清后，更换受损严重的主轴密封。高水头机组尾水位高，机组吸出高程-6.5 m，关闭蝶阀，落机组检修尾闸，解体水导油盆、主轴密封，更换受损的主轴密封，清理水导油盆、水导轴瓦。水轮发电机组主轴自由状态下，机组推中确定水导瓦抱瓦间隙。回装水导油盆、加油，更换水导油位变送器、油混水信号器。顶转子后开机检查各导瓦监测数据，比对无误后投入系统运行正常。

4 水轮发电机结构改进

考虑到空气围带磨损及空气围带运行工况，经分析，为避免类似事故的再次发生，拟采取措施阻断可能的水流进入水导油盆[2]。结合设备结构，在主轴密封与水导油盆之间装设挡水环，固定于水轮机主轴上，加工件挡水环结构如图4所示。

图4 加工件挡水环

停机状态下，3台机组均加装了挡水环。从改进后的运行效果看，完全可以满足运行需要[3]。在核查顶盖排水的过程中，检查发现顶盖排水集水井段管路锈蚀较为严重，为避免发生管路锈蚀导致的机组顶盖排水进入集水井事宜的发生。关闭蝶阀，采取手工除锈方式清理钢管表面锈蚀，沥青防腐处理。表面清理完成后，采用钢筋混凝土立柱支撑，横梁钢筋混凝土柱包裹锈蚀的管路消除设备隐患，避免顶盖排水管路破裂水淹厂房事宜的发生。

5 水导瓦温异常暴露的问题分析

机组运行过程中保障计算机监控系统语音报警系统正常、可靠工作[4]，加强异常变化如油混水信号、集水井水位不正常升高、各部瓦温告警、冷却水压力等信号的观测，及时排除设备隐患及缺陷[5]。运行过程中对转动部位加强观测，特别是水车室主轴密封漏水情况的观测，机组检修时定期更换易损件空气围带，保障设备运行工况。

6 措施及建议

为了预防类似事故发生，需要按规程实施水轮发电机组的预防性试验及定期检测、维护，全面检查、校验，及时消除设备缺陷。

为确保设备优质工况，运行过程中应加强对数据的观测、分析，及时识别异常运行工况，以良好的设备可靠性保障电厂的安全运行[5]。本起水轮发电机组水导瓦温异常事故凸显了强化运行维护消缺对机组安全运行的重要性，对类似电站有一定的参考价值和借鉴作用。