老撾南湃水電站軸承溫度過高原因分析和處理

王志強，路軍義

（北方國際合作股份有限公司，北京100040）

1 概括

南湃（Nam Phay）水電站位于老撾萬象省北部Phoun區，壩址位于南俄河（Nam Ngum）支流南湃河（Nam Phay）上游峽谷，南俄河（Nam Ngum）是湄公河的1級支流。水庫正常蓄水位1140 m，設計洪水位1141.7 m，校核洪水位1143.49 m，最低發電水位1120 m，水庫總庫容2.059億m3，調節庫容1.326億m3，電站廠房位于南樂克河右岸。廠內安裝2臺沖擊式水輪發電機組，裝機容量2×43 MW，額定轉速600 r/min，額定水頭700 m，單機額定流量7 m3/s。于2017年5月8日并網發電運行，多年平均發電量約4.2億kW·h。年利用小時數4878 h。本電站為引水式電站。

2 問題的出現及原因分析

南湃水電站于2017年4月22日開機，2017年5月8日2臺機組完成72 h試運行進入過渡運行期，在此期間，機組運行正常，各種技術參數都在設計及廠家規定范圍之內。

在2臺機組分別運行半個月后，電站運行人員發現2臺機組各部軸承油溫、瓦溫及定子冷風、熱風溫度均呈上漲趨勢，各推力瓦溫度于2017年6月2日接近報警值。通過各項數據分析，機組油溫跟隨時間持續上漲（上導油溫基本每天上漲約0.1℃），瓦溫隨油溫上漲而上漲，同時，定子冷風52℃、熱風64℃、定子鐵心溫度90℃。

一般情況下，引起各部位瓦溫、油溫及定子溫度上漲的因素有如下幾個方面原因：①振動擺度值增加；②油盆油位減少；③冷卻水量或壓力突然變化；④測溫元件故障出現誤報；⑤潤滑油質發生變化；⑥冷卻器的冷卻效果發生變化。

在排查原因時，首先排除了機組自身結構問題引發溫度上漲的因素，因為機組在出現問題之前平穩運行了半個月，如果機組結構有問題，顯然是不可能平穩運行這么長時間的。把溫度升高期間的運行數據調出來分析，瓦溫、油溫上漲時，振動、擺度未發生明顯變化，各部位油位也無變化，且2臺機組均為同一現象。運行人員對測溫元件進行檢測，結果均為正常。對潤滑油質進行檢查，清澈無雜質、顏色微黃，經專業人員判斷，油質符合要求。技術供水總管壓力0.2 MPa，進水溫度為20℃，總排水管壓力0.05 MPa，出水溫度為22℃，冷卻水量420 m3/h，滿足廠家設計要求。

通過以上幾個方面的排查，初步認為冷卻器進出水溫差太小，帶走的熱量不多，說明冷卻器的散熱效果可能存在問題。

2017年6月9日，為了進一步判定機組運行溫度上漲原因，待機組油溫降至正常溫度后，將機組開機至空轉，2 h后各部位運行溫度基本和帶負荷時溫度一致（不帶負荷，定子的溫度是很低的）?；九懦蚩諝饫鋮s器熱風傳熱至上導軸承部位，導致上導油溫升高的因素。機組停機后，隨機拆開一個空冷器頂部堵頭，堵頭處有黃泥（圖1），初步判定：技術供水的水質中存在泥沙和浮游物，造成冷卻器堵塞和結垢，以致于冷卻效果持續下降。

圖1

2017年6月11日，為驗證溫度上漲原因，拆除1個1號機組的空冷器至安裝間進行分解檢查。技術供水管壁上存在大量黃泥（圖2）；在安裝間將空冷器上端蓋拆除后，空冷器上端蓋位置存在大量黃泥，銅管內用起子檢查也存在大量的黃泥及水垢（圖3）。同時對技術供水池進行檢查：技術供水池內水泵表面存在大量黃泥；水池內上平臺有約50 mm厚的淤泥，墻壁淤泥最厚處約10 mm。

圖2

圖3

為慎重起見，又咨詢了就近的中水對外公司運營的南立水電站，他們目前1年需對各部冷卻器拆卸清洗2次。同時，將清洗冷卻器的圖片發給我們，進行對照后發現，雙方從冷卻器里清理出的污垢物幾乎一樣（見圖 4、圖 5）。

在尾水岸邊觀察尾水兩側裸露出來的部分，呈現的顏色和冷卻器清理出的污垢的顏色一致，尾水的顏色也呈醬色。

圖4 南湃冷卻器清理圖片

圖5 南立冷卻器清理圖片

綜上所述，基本可判斷機組各部位溫度上漲原因為：技術供水取至尾水技術供水池，水源來自庫區，存在泥沙和各種浮游物（殘留在庫區里的各種植物、樹枝等與水發生化學反應的分解物），在長期運行中，浮游物在冷卻器內慢慢淤積形成水垢或淤泥，造成冷卻器冷卻效果慢慢降低，機組各部位溫度慢慢升高。

3 處理過程及措施

明確各部溫度上升的原因后，電站當即決定對上導冷卻器、下導冷卻器、空氣冷卻器進行拆卸清洗（水導冷卻器由于水導的瓦溫和油溫都不高，暫不考慮拆卸）。

3.1 空冷器處理

拆除上蓋板。先對上蓋板進行編號，然后用橋機將上機架外圍的上蓋板吊裝至發電機層檢修區域，并擺放整齊。再次拆除中性點保護罩及引出線保護罩。拆除空冷器測溫元件。拆除空冷器的熱風、冷風等自動化元件，并擺放整齊，做好自動化元件的保護措施。

拆除空冷器。用廠房橋機將空冷器吊裝至安裝間，用叉車將冷卻器轉運至廠房外。對空冷器進行分解，將空冷器上、下端蓋拆除，清掃上、下端蓋位置的淤泥，拆除時用鋼號進行標記，用高壓水槍不斷對銅管進行沖洗，沖洗時同時用鋼絲球捆綁在鐵絲上，不停的來回拖動清掃銅管內的泥土，銅管里面水質流出來成干凈水質即可。

空冷器組裝及壓力試驗，上下端蓋面清掃，回裝空冷器的上、下端蓋，回裝完成后按圖紙要求進行壓力試驗。試驗合格后吊裝空冷器，用叉車將空冷器轉運至安裝間，用橋機對空冷器進行安裝，回裝中性點保護罩及引出線保護罩，回裝空冷器測溫元件及上蓋板。空冷安裝完成。

3.2 上導冷卻器處理

放空上導軸承油槽油。用濾油器通過上導軸承排油管，將上導油槽內的透平油排至油罐室檢修油罐。拆除機罩及電氣自動化元件。拆除上導軸承。先對上軸承蓋做好位置標記；然后用橋機將軸承蓋吊裝至發電機層檢修區域，并擺放整齊；拆除上導油槽內的自動化元件；測量軸瓦調整楔子板的高度并做好記錄；對上導瓦進行編號，并吊裝至檢修區域擺放整齊；拆除上導軸承瓦座，拆除油冷卻器。用廠房橋機將油冷卻器吊裝至安裝間，用叉車將冷卻器轉運至廠房外。

分解清掃油冷卻器。將冷卻器上、下端蓋拆除，清掃上、下端蓋位置的淤泥，拆除時用鋼號進行標記，用高壓水槍不斷對銅管進行沖洗，沖洗時同時用鋼絲球捆綁在鐵絲上，不停的來回拖動清掃銅管內的泥土。銅管里面水質流出來成干凈水質即可。

油冷卻器組裝及壓力試驗。清掃完成，回裝冷卻器的上、下端蓋，回裝完成后按圖紙要求進行壓力試驗，試驗合格后，清掃上導油盆，用汽油、破布、酒精清掃上導油槽，清掃完成后，用吸塵器、面團等工具對油槽細小的雜物的進行清理?；匮b上導油冷卻器。用橋機吊裝冷卻器，在冷卻器和管路安裝完成后，按圖紙要求再次對冷卻器和連接管路進行整體壓力試驗。合格后按拆除的標記回裝上導軸承及自動化元件，最后回裝機罩及注油。

下導冷卻器處理和上導類似，這兒就不做詳細介紹。

4 處理后的效果

4.1 機組檢修前后各技術參數對比（表1～7）

表1 上導軸承瓦溫前后對比情況 單位：℃

表2 推力軸承瓦溫檢修前后對比情況 單位：℃

表3 下導軸承瓦溫檢修前后對比情況 單位：℃

表4 機組檢修前后振動擺度對比情況 單位：μm

續表4

表5 各部軸承油溫檢修前后對比情況 單位：℃

表6 定子空氣冷卻器檢修前后冷、熱風溫度對比情況單位：℃

表7 檢修前后上導瓦間隙對比記錄 單位：mm

5 處理結果

通過對上導冷卻器、下導冷卻器、定子空氣冷卻器管內沉淀淤泥清洗后，開機運行觀察，機組運行正常，所有數據顯示正常。證明了造成機組各部位溫度上升的原因是技術供水水質存在問題。

6 建議

南湃水電站的有效利用庫容為1.326億m3，在電站蓄水前，如果對庫區的清理不完全，可能導致庫區水質的惡化，同時，在老撾雨季的降雨量達到全年降雨量的80%以上，在此期間，從上游和各支流流進庫區的各種雜亂物質應該也是很多的，注定庫區的水質不會很好。所以，筆者認為該電站采取尾水取水的技術供水方案不是最佳方案，為達到一勞永逸的效果，建議電站的技術供水系統改造為密閉自循環供水系統。當前，南湃水電站正進行技術供水系統改造的準備工作，具體的改造方案和改造后機組各部位的運行效果會在后續的文章中給予闡述。