二灘水電站機電設備若干故障診斷及其革新措施

摘要：二灘水電站總裝機330萬千瓦，是我國20世紀建成的最大水電站，其機械設備主要包括水輪機、發電機、調速器、金屬結構、油系統、水系統、風系統、起重及空調系統等，10余年來，共解決了46項較大或重大缺陷，提高了設備的性能及工藝水平。

關鍵詞：水電站 故障診斷

中圖分類號:TV6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(a)-0000-00

概述

二灘電站設計于上世紀80年代末，受當時設計、制造水平的限制，曾出現如推力/下導軸承甩油、水輪機轉輪、頂蓋及底環止漏環斷裂，發電機轉子中心體大面積裂紋，等，進行了針對性的一系列的整治，為無人值班工作打下堅實基礎。

設備隱患及整治

2.1 推力/下導軸承甩油缺陷

二灘水電站水輪發電機組具有結構緊湊、油路循環獨特、運行穩定的優點。但因參數設定未充分考慮機組大軸直徑增大、轉速變化的等邊界條件，曾嚴重甩油，透平油從擋油圈處甩出，匯入水輪機頂蓋排水溝，乳化后造成頂蓋排水不暢；從推力頭與轉子接合縫處甩出的油，以油霧的形式隨風循環，與發電機內粉塵混合產生油泥，并覆著在發電機各個部位，影響了通風散熱。

為此，對機組進行了定性、定量甩油試驗，經過反復分析，提出了基于葉柵理論的綜合改造方案，即根據機組轉速和推力軸承的實際情況，加高內擋油圈并在靜油位線上加裝47塊水平夾角為6°的不銹鋼導流葉柵，推力頭上加裝拋油環，推力頭與轉子結合面加工一道密封槽，裝入密封條。通過以上技術措施，在擋油圈圓度較差或機組軸線調整使轉動部分與固定部分間隙不均勻的情況下，阻止透平油因油泵效應，在超過靜油位線后的繼續上行，消除了軸承內、外甩油問題，為機組長期安全穩定運行創造條件。

2.2 中孔水封缺陷

二灘水電站中孔為弧形閘門，啟門操作過程為充壓水封排水-氣吹水-水封抽真空-啟門。落門操作過程為落門至全關-充壓水封充水。由于水源的選取、氣水管路閥組的選型布置、水封排水等方面，導致半數以上水封產生破裂的現象。

經分析，因原大壩設計位置所限，水封自身的進、排水口設計在同一高程（見圖1），水封排水出水口布置在水封頂部，致使充氣排水時水封內部大量積水不能完全排出，水封不能縮回，落閘門時將水封壓破。處理時，采取了在排水口處安裝一方管（方管一端與原排水口焊接為一體，另一端延伸至充壓腔底部）的技術措施，在執行“氣吹水”過程時，高壓氣從圖2中進水口側進入，將水封充壓腔內的積水通過該方管徹底的排除。

2.3 機組聯軸螺栓缺陷

二灘水電站轉子和水輪機大軸整治前的聯軸螺栓安裝方法為熱拉伸，計算出螺栓拉伸長度，存在諸多弊端：時間長、人力多；螺栓伸長值不易把握；熱拉伸法會造成部件金相組織發生變化，影響力學性能；加熱棒易損壞，水導擺度不易調整控制。

為此采用了液壓拉伸器的冷拉工藝。轉子和水輪機大軸聯軸改造：1）制定制液壓拉伸組件。2）定做全套螺栓及螺母。3）改進拉伸工藝：用液壓提升工具將主軸提升；初步安裝好第一組螺栓（對稱）；安裝聯軸螺栓伸長值測量桿，架設百分表；依次安裝拉伸工具支撐座、墊片、液壓拉伸器、液壓油管并連接氣動液壓泵；緩慢提高氣動泵出油壓力，使聯軸螺栓拉伸至伸長值范圍；旋緊聯軸螺栓螺帽；卸壓后檢查螺栓伸長值，盤車檢查水導擺度；根據盤車結果確定下一組螺栓的緊固順序，并在水導軸領+Y +X方向架表監測螺栓拉伸泄壓后水導擺度變化的趨勢；重復拉伸步驟直到所有聯軸螺栓伸長值合格和水導擺度合格。

結語

二灘水電站機械設備已有的整治工作取得了良好效果，成功解決了零部件出現的磨損、老化或疲勞現象，恢復了設備的健康水平，提高了設備的運行性能。