燈泡貫流式水輪發電機組受油器故障分析與處理

于金鋒

中國水利水電第三工程局制造安裝分局 陜西 西安 710000

引言

受石油能源日漸匱乏的影響，水電、風電等清潔能源受到了人們的廣泛關注，現階段，面對人們對電力資源的需求量不斷上漲的情況，水電站方面可以通過對水電轉換設備進行優化升級的方式，進一步提升自身的供電量。燈泡貫流式水輪發電機組作為一種較為先進的水電機組，受到了業內人士的歡迎。

1 受油器的基本情況

1.1 受油器的結構

對燈泡貫流式水輪發電機組受油器進行分析可以了解到，受油器采用浮動瓦結構，位于轉子中心體端，一般情況下，受油器主要由外殼、固定支架、浮動瓦座、圓形頂筒、排油管、發電機延伸軸或者發電機小軸等部件構成。

1.2 受油器的工作原理

受油器主要由旋轉油管與靜止壓力油管兩部分組成，其中旋轉油管主要與受油器、槳葉進行連接，被裝設在水輪發電機的軸內，能夠與水輪機同步旋轉；靜止壓力油管主要與受油器、槳葉主配壓閥相連，在工作過程中能夠將壓力油運輸到受油器當中。在實際工作中，受油器可以將槳葉接力器中的壓力油與水輪機輪轂油，從靜止壓力油管中轉移到轉動的操作油管與輪轂油管當中，然后旋轉油管中的回油將會傳遞到靜止壓力油管當中。現階段，燈泡貫流式水輪發電機組的槳葉接力器主要可以分成兩種，分別是活塞套筒式與活塞缸動式。受油器的具體工作原理是，調速器中的壓力油通過受油器的轉向操作油管，流入轉輪接入器，并驅動轉輪葉片的旋轉，同時經過受油器輪轂油箱的潤滑油將流向轉輪的輪轂體。現階段，為避免出現軸電流電蝕受油器短軸，受油器與操作油管法蘭部均安裝有絕緣材料[1]。

1.3 受油器安裝要點

在當前受油器結構安裝過程中，為保證受油器能夠穩定工作，要注意以下幾點：第一，相關工作人員需要將解體的受油器與操作油管清洗干凈，并且保障操作油管連接處不漏油；第二，在安裝受油器的過程中，相關工作人員需要依據燈泡貫流式水輪發電機組圖紙的實際要求，對受油器進行調吊裝；第三，為保證受油器能夠在安裝完畢后穩定工作，相關工作人員需要保證操作油管的白度，滿足固定瓦結構與浮動瓦結構的設計要求；第四，相關工作人員需要控制受油器的水平偏差小于0.05mm；第五，在安裝連接受油器本體的槳葉操作油管的過程中，相關工作人員需要對受油器支架、本體的絕緣性進行檢查，一般情況下，兩者的絕緣電阻需大于0.5M；第六，相關工作人員需要保證受油器內部的三層油管是按內、中、外的順序安裝，并且三層油管應當同心，其同心度應小于0.05mm；第七，為保證燈泡貫流式水輪發電機組能夠穩定工作，在受油器的日常檢修過程中，相關工作人員需要依照相關規定定期對受油器的絕緣墊、絕緣套進行檢查、清洗、烘干，并且在發現絕緣層存在破損時，及時對其進行更換處理[2]。

2 燈泡貫流式水輪發電機組受油器故障的主要原因

由于受油器的結構相對復雜，在當前的實際使用過程中，導致燈泡貫流式水輪發電機組受油器出現故障的原因相對較多。

2.1 故障一

2.1.1 故障現象。某水電站在2017年完成燈泡貫流式水輪發電機組的安裝，但在后續近3年的時間內該水電站并未運轉機組，現階段，對機組進行運行發現，機組的軸電流在運轉過程中過大，這種情況的出現對機組的運行安全造成了極大的威脅。

2.1.2 故障分析。初步分析該機組出現故障的原因是燈泡貫流式水輪發電機組放置時間過長，相關工作人員并未定時對機組進行檢修，導致機組的受油器絕緣層老化，絕緣度降低，產生了電流回路，進而導致軸電流過大，對機組的運轉安全造成了不利影響。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象。某水電站的燈泡貫流式水輪發電機組在運行3小時后，各部分瓦溫相對正常，此時相關工作人員將其運轉狀態調整為自動狀態，在15分鐘后對機組受油器進行觀察可以發現輪轂油箱呼吸器中出現了大量的透明油，壓力油罐中的油位迅速下降，并且受油器的溫度在機組停機前持續增長。相關工作人員對受油器的槳葉進行反復操作，可以發現，當槳葉關閉時，輪轂油箱將會冒出大量壓力油。

2.2.2 故障分析。對故障二出現的原因進行初步分析，相關工作人員依據自身經驗認為輪轂油箱中冒出壓力油的原因可能是輪轂供油管中存在著一定量的壓力油；受油器溫度持續增長的原因可能是浮動瓦燒毀并引起受油器位置的改變。對受油器故障出現的原因進行深入分析，相關工作人員拆除機組中的故障受油器，并打開受油器的外殼，可以發現該受油器的抗磨銅套脫落，同時，為切實了解受油器溫度持續增長的原因，相關工作人員對受油器進行繼續拆解，可以發現受油器軸承二、三出現了燒毀的情況，并且操作油管與軸承的連接處磨損較為嚴重。此時可以了解到，該受油器操作管冒油的主要原因是抗磨銅套脫落使得轉輪接力器管腔與輪轂供油腔連接到了一起，接力器管腔中的壓力油通過操作槳葉流入供油腔，然后通過反壓作用流到輪轂油箱當中，最后從油箱的呼吸器排出。此時，浮動瓦燒毀的原因可能是轉輪接力器管腔與輪轂供油腔連接到一起后，壓力油對受油器產生了一定的壓力，導致受油器的位置發生了偏移，當受油器的軸承與油管接觸摩擦，最終導致浮動瓦的燒毀。

2.3 故障三

2.3.1 故障現象。某水電站的燈泡貫流式水輪發電機組多次出現浮動瓦燒瓦故障，嚴重情況下，該發電機組還出現了反饋桿自焊接處斷裂的問題，進而導致機組無法正常運轉。

2.3.2 故障分析。由于該燈泡貫流式水輪發電機組的主軸缺乏動平衡穩定性，導致主軸在工作過程中的擺動過大，這種情況的出現使得浮動瓦與內操作油管之間產生了極大的偏差，同時轉子的自重致使主軸發生撓度。

2.4 故障四

2.4.1 故障現象。某水電站燈泡貫流式水輪發電機組在安裝過程中取消了內操作油管，在安裝完成并空載3小時后，相關工作人員聽到受油器外部操作油管發出明顯的聲響，并且用手觸摸受油器發現其后部明顯發熱。在發現問題后，相關工作人員對該機組進行了檢查，發現受油器的后油箱上存在明顯的劃痕，然后測量受油器后油箱與外操作油管之間的間距僅為0.5mm。

2.4.2 故障分析。由于該機組僅有中操作油管與外操作油管，因此相關工作人員對故障原因進行初步推測認為故障出現的原因可能是外油管晃動幅度過大，與后油箱之間出現摩擦，或者是擋油環與后油箱之間發生接觸。

2.5 故障五

2.5.1 故障現象。某水電站的相關工作人員在對燈泡貫流式水輪發電機組進行短路升流、升壓實驗的過程中，發現有5次保護動作機組出現緊急停機的現象，并且對機組情況進行分析發現機組由大量油漏到漏油箱，漏油泵始終工作，前油箱處的輪葉開度治濕疹處有濺油現象。

2.5.2 故障分析。對機組油路進行分析可以發現，重錘關閉閥與漏油管、受油管接到了同一根漏油總管上，并且管中的油一起回到漏油箱，當機組停機時，重錘關閉閥動作，工作人員在分析機組停機原因時并未對重錘關閉閥進行處理。

3 燈泡貫流式水輪發電機組受油器故障的處理方法

在明確燈泡貫流式水輪發電機組受油器故障的出現原因后，相關工作人員可以通過對其進行針對性處理的方式，保證燈泡貫流式水輪發電機組受油器能夠正常工作。

3.1 故障一的處理方法

面對故障一燈泡貫流式水輪發電機組受油器絕緣層絕緣值降低導致軸電流過大，威脅機組運行安全的情況，相關工作人員可以通過更換受油器絕緣層的方式解決問題，保證機組運行的安全性與穩定性。

3.2 故障二的處理方法

故障二的故障出現的根本原因在于受油器的抗磨銅套發生脫落，但這一情況的出現不僅使得燈泡貫流式水輪發電機組的浮動瓦燒毀，還使得該機組中與端蓋操作相關的抗磨環發生了嚴重的磨損，為切實解決上述問題，相關工作人員在更換抗磨環、浮動瓦的基礎上，對操作油管表面的磨損痕跡進行了細致的檢查與修復。在修復工作完成后，為降低上述問題的出現概率，相關工作人員重新為機組安裝了受油器，并對其操作槳葉進行了多次運轉實驗，在實驗過程中對受油器各部件的滲油情況進行了細致的觀察，確保滲油情況符合標準后恢復受油器的正常工作狀態[3]。

3.3 故障三的處理方法

為避免燒瓦情況的繼續出現，相關工作人員需要對該燈泡貫流式水輪發電機組受油器體支撐進行徹底的改造，并通過為其加裝環形軸的方式，抵消因軸向受力出現的偏轉。同時，相關工作人員可以通過調整浮動瓦間隙，擰緊螺栓并固定多臂支撐并通過為其裝配定位銷的方式，降低后續檢修工作的難度。

3.4 故障四的處理方法

在完成故障初步分析后，該水電站的相關工作人員為了盡快完成燈泡貫流式水輪發電機組的運行測試，決定先采取臨時措施對故障進行處理，具體的臨時操作方式為：將一塊厚度在2mm左右的石棉放在受油器的后油箱下端到終端的部分，并且增大后油箱與外管之間的距離到1mm，同時，使用角磨機對擋油環與后油箱相鄰的端面進行打磨，使兩者間的間距增加。在完成初步處理后，重新啟動燈泡貫流式水輪發電機組，相關工作人員仍能聽到明顯的聲響，并且出現了較大面積的漏油現象，停機并將受油器拆下后可以發現，受油器的后油箱與外管之間仍存在明顯的觸碰痕跡，并且導向瓦的瓦面出現了嚴重的磨損現象。

對現象出現的原因進行深入分析，可以了解到，回復軸、導向瓦瓦面磨損可能是由回復軸向下擺動，同時，由于導向瓦瓦蓋與上游的浮動瓦之間沒有間隙，使得浮動作用無法有效得到發揮，這種情況的出現使得操作油管出現了磨損的情況。此時為切實解決上述問題：第一步，相關工作人員將受油器的后油箱取出，然后將其與外管接觸的端面車去1mm，令后油箱與接觸管之間的間隙增大到1.5mm；第二步，用備用瓦代替機組受油器磨損過于嚴重的導向瓦；第三步，因該水電站并未為機組準備備用回復軸，為增加回復軸與導向瓦間的間隙，相關工作人員應用拋光機對回復軸進行拋光，使兩者間的間隙達到0.3mm；第四步，將一塊厚度在0.1mm的銅片墊到回復軸與油管連接處，減小油管的擺動幅度；第五步，在浮動瓦的側面削去0.1mm，保證浮動瓦有足夠的活動空間，能夠在實際工作過程中有效發揮自身的作用；第六步，將加工完成后的受油器后油箱安裝到原位置，并且在進行受油器組裝時，相關工作人員對浮動瓦的實際間隙進行測量發現間隙在0.07~0.09mm之間滿足燈泡貫流式水輪發電機組受油器的設計安裝規范要求，此時重新開機，發現發電機組可以正常工作，沒有出現異常聲響，并且受油器各部分漏油情況在標準范圍內[4]。

3.5 故障五的處理方法

為避免故障五的重復出現，相關工作人員一方面可以將重錘關閉閥漏油管與受油器的漏油管分開，另一方面可以在機組重啟后復歸重錘關閉閥。

4 結束語

總而言之，現階段，為切實滿足社會對于水電方面的需要，保證燈泡貫流式水輪發電機組運轉的穩定性成為一項極為重要的工作，受油器作為水輪發電機組中不可或缺的關鍵部件，相關工作人員可以通過明確可能導致受油器出現故障的原因，對其進行預防，并且在故障出現后及時對故障進行處理的方式，提升水輪發電機組運行的可靠性。