降低燈泡貫流式機組主軸密封水管清洗頻次的措施研究

廣西國能水電開發有限公司 楊 鵬

與其它類型貫流式機組相比，燈泡貫流式機組因其寬范圍、高效率等優點在國內外得到廣泛應用。機組主軸密封由密封座、密封塊，不銹鋼抗磨環以及水封蓋板組成，而密封塊靠水潤滑，在主軸表面上自由滑動。水封裝置的漏水靠其自重自動從燈泡體排出。主軸密封潤滑供水引自上游水源，經濾水器、電動閥、流量信號器向主軸密封供潤滑水。兩只Y 型濾水器互為備用，電動球閥、流量信號器均設有旁通管路，當元件故障時仍能手動操作供水潤滑，水封處設有壓力表可現場監視。

濾網的堵塞引起密封水壓下降、機組無法正常運行，而《水輪發電機運行規程》（DL/T751-2014）規定，主軸密封水壓力在運行狀態下應保持0.15～0.20MPa。清理濾網需要開、關兩側閥門，造成閥門及操作手柄的加速損壞，閥門關不嚴時必須停機才能進行維護工作，影響并損失發電量。

針對燈泡貫流式機組主軸密封水管頻繁堵塞導致清洗頻次增加，給機組運維人員增加維護工作，影響并損失發電量，本文運用PDCA 循環來降低燈泡貫流式機組主軸密封水管清洗頻次，設置合理清晰目標，利用人-機-料-法-環對機組主軸密封水濾網頻繁堵塞進行分析，并圍繞上述五個影響產品質量的主要因素進行逐一確認，得到要因并針對要因制定相應的對策及措施。現場數據表明，實施后主軸密封水濾網清洗次數下降非常明顯，達到預設目標，減少人力物力，為機組正常運行加大可靠性。

1 原因分析

為查明具體原因，2020年6～12月對1#～3#機組主軸密封水濾網清洗情況進行了現場調查和統計分析，具體情況如圖1所示。

圖1 主軸密封濾網清洗情況一覽表

在自然統計月下，它們均受人員、環境、設備等影響，并呈現不確定關系，僅考慮某一機組無法準確地分析通用情況，本文引入機組主軸密封水濾網平均清理次數式中：Pi為不同月份同一機組主軸密封水濾網清理次數，單位為次；為統計分析周期內自然月的數量，單位為個。

發電廠需掌握不同機組運行情況，為統計該情況的綜合平均指標，引入發電廠機組主軸密封水濾網綜合平均清理次數為式中：為不同類別目標檢測的平均準確率，單位為%；K 為發電站統計分析周期內發電機組的數量，單位為個。

根據圖1提供的數據及以上2個公式得到，1、2、3號機組主軸密封水濾網平均清理次數 分別為7次、8次、7次，發電廠機組主軸密封水濾網綜合平均清理次數 為7.3次，也就是說明該發電廠的機組主軸密封水濾網頻繁堵塞需要經常清洗維護。

為進一步搞清楚該發電廠的機組主軸密封水濾網頻繁堵塞、需要經常清洗維護的體原因，本文對從1#～3#機組軸承主軸密封濾網清理濾渣進行化驗，得到大都是貝殼螺絲及漂浮物，當貝殼螺絲及漂浮物堵塞濾網，會使主軸密封水壓力表低于規定壓力值。

本文運用PDCA 循環來降低燈泡貫流式機組主軸密封水管清洗頻次。作為管理學中的一個通用模型，PDCA 循環是將質量管理分為四個階段：Plan（計劃）—Do（執行）—Check（檢查）—Act（行動）[1-2]。針對本文的問題，設置目標為：減少主軸密封水濾網堵塞，降至1到2個月清理一次；主軸密封水濾網清理不需要關停機清理。運用人-機-料-法-環對機組主軸密封水濾網頻繁堵塞進行分析[3-6]，作為質量管理的經典理論，本文從五個影響產品質量的主要因素進行全面深入地總結機組主軸密封水濾網頻繁堵塞，其分析結果如圖2所示。

圖2 質量管理五要素分析

從圖2可知，人是指制造產品的人員，主要有檢修工藝錯誤和現場工作經驗不足；機是指制造產品所用的設備，主要有Y 型濾水器設計不合理不方便清洗、手動閘閥操作頻繁使用壽命短和手動閘閥閥芯銹蝕卡澀造成內漏；料是指制造產品所使用的原材料，主要包括水質差、密封墊損壞、貝殼螺絲以及其他生物增生和閥門管道結銹通徑變小；法是指制造產品所使用的方法，主要有處理方法不正確和水質差未處理；環是指產品制造過程中所處的環境，主要包括安裝位置不合理和安裝空間小管道密集。

2 要因確認

本文將人、機、料、法、環五個影響產品質量的主要因素進行確認。

2.1 人的因素

現場工作經驗不足的確認方法采用現場調查驗證，目前現狀為工作負責人對設備了解并具備3年負責人資格，工作人員1人具備5年上以工作經驗，2人只有1年工作經驗。

工作負責人及工作成員情況現場確認如下：1人為工作負責人，擔任本機組設備專職達到24年，具備負責人資格，有22年工作經驗；3人為工作人員，參加機組大修1～3次，且有1人具備負責人資格，1人有5年以上工作經驗，結論為工作負責人對設備了解并具備8～10年以上負責人資格，工作人員1人具備5年以上工作經驗，2人只有1年工作經驗，確認現場工作經驗不足屬于非要因。

2.2 機的因素

設計不合理不方便清洗的確認方法采用現場實物調查驗證及記錄臺賬，現狀經過調查統計，主軸密封濾網清洗約20到30分鐘完成一次清洗，如遇夜間需要加班工作。表1為機組主軸密封清洗時間統計。從表1可知，經過現場統計每次清理時間稍長，約20到30分鐘完成一次清洗，不需要停下機組、只是增加了勞動強度，設計不合理不方便清洗屬于非要因。

表1 機組主軸密封清洗時間

閥門使用壽命短的確認方法為現場記錄臺賬，現狀為經過往年統計查證，3臺機組主軸密封濾水器及進、出水閘閥使用最長時間4年3個月，最短的3個月就出現閥門內漏的情況，最近2020年7月更換的3號機及2號機主軸密封進水閥現已出現閥門內漏的情況。表2為濾水器閥門使用現場調查驗證情況。從表2可知，經過現場實物驗證3臺機組因為需要經常清理主軸密封濾水器，濾水器進、出水閘閥操作頻繁，導致進、出水閘閥損壞，使用壽命短，閥門使用壽命短屬于非要因。

表2 濾水器閥門使用情況

閥門閥芯卡澀的確認方法是現場實物調查驗證及記錄臺賬，現狀為經過往年統計查證，3臺機組主軸密封濾水器及進、出水閘閥卡澀缺陷，出現閥門內漏的時間情況。部分缺陷能處理，嚴重的無法處理只能更換新閥門。閥門閥芯卡澀造成內漏運行次數現場驗證情況，如表3所示。從表3可知，經現場驗證主軸密封濾水器及進、出水使用的閥門種類是閘門，由于結構及工藝原因閘閥操作過于頻繁會導致機構卡澀，閥門閥芯卡澀屬于要因。

表3 閥門閥芯卡澀造成內漏運行次數

2.3 料的因素

貝殼、螺絲以及其它生物增生的確認方法為現場調查驗證，現狀為每次清理濾網，確有部分生物增生調查驗證情況采用抽樣法，數量為5個，主要以貝殼、螺絲為主，且數量較大。經現場驗證機組主軸密封濾網增生物對濾網性能影響不大，屬于要因。

閥門管道結銹通徑變小的確認方法為現場調查驗證，現狀為閥門管道在長期使用中會產生銹蝕現象。管道銹蝕現場調查驗證，管道內壁外觀無明顯變化，管道內壁銹蝕不嚴重，抽樣5個得到的結論為經現場驗證閥門管道銹蝕不嚴重，對主軸密封影響很小，符合要求，屬于非要因。

2.4 法的因素

未進行水處理水質差措的確認方法為現場調查驗證，現狀為水質未經處理雜質含量應較多，現場調查驗證情況為現場水質較好，雜質含量較低。結論是經現場調查驗證雖未進行水處理水質差措，但現場水質較好，雜質含量較低，對濾網影響不大，屬于非要因。

2.5 環的因素

安裝空間小管道密集的確認方法為現場調查驗證，現狀是濾網安裝空間大小應便于工作，檢修安裝空間調查驗證情況，機組軸承主軸密封濾網處空間很大，可以2～3個人同時安裝檢修工作。結論是經現場調查驗證檢修安裝空間很大便于工作，符合要求，屬于非要因。

3 對策制定與實施效果

通過前文的分析，閥門閥芯卡澀造成內漏是項目的要因制定以下兩條對策，分別為：對各濾水器的進、出水閘閥螺桿定期加潤滑處理，目標確保各濾水器及閘閥潤滑良好，消除卡澀，具體措施為工序卡編制完善并審核批準，對濾水器及閘閥卡澀部分除銹涂油，強化潤滑；對部分潤滑效果不好的濾水器及閘閥進行更換，目標確保部分濾水器及閘閥給更換后卡澀現象消除，具體措施為執行定期檢查流程，購買新型濾水器及閘閥以對部分現有設備進行替代。

具體實施在2020年10月20日～2020年12月20日年利用1#、2#、3#機組大修前準備階段及大修期間進行，現場改造閘閥螺桿潤滑，安裝新式過濾器及閘閥，實施措施后主軸密封水濾網清洗次數如圖3所示。

圖3 實施措施后主軸密封水濾網清洗次數

從圖3可知：3臺機組由原來平均每月堵塞清理8次降至現在平均每月堵塞清理2次甚至0清理，達到預設減少主軸密封清理次數目標，減少人力物力，為機組正常運行加大可靠性。由此可見，卡澀造成內漏使得機組軸承主軸密封頻繁堵塞的主要問題已得到解決，效果相當顯著。

綜上，針對燈泡貫流式機組主軸密封水管頻繁堵塞、導致清洗頻次增加，給機組運維人員增加維護工作，影響并損失發電量，得到如下結論：本文運用PDCA 循環來降低燈泡貫流式機組主軸密封水管清洗頻次，設置合理清晰目標，利用人-機-料-法-環對機組主軸密封水濾網頻繁堵塞進行分析，并圍繞上述五個影響產品質量的主要因素進行逐一確認，得到閥門閥芯卡澀和貝殼、螺絲以及其它生物增生，屬于要因；針對要因制定相應的對策及措施，對比實施措施前后，主軸密封水濾網清洗次數下降非常明顯，達到預設目標，減少人力物力，為機組正常運行加大可靠性。