掛治電廠受油器優化改造

葉江寧

（1.湖南五凌電力工程有限公司，貴州 錦屏 556700；2.湖南省水電智慧化工程技術研究中心，湖南 長沙 410004）

1 引言

掛治水電廠位于沅水干流上游河段的清水江中下游，壩址距貴州錦屏縣城7 km，是沅水梯級規劃的第三級，工程以發電為主，兼有改善航運條件等綜合利用效益。

電廠為低水頭河床式電站，總裝機容量150 MW，2007年投產發電，安裝有3臺單機容量為50 MW的軸流轉槳式機組，水輪機型號為ZZ-LH-580，多年年平均發電量4.021億kW·h。

電廠受油器工作油壓為6.3 MPa，采用立式安裝，浮動瓦結構設計。在軸流轉槳機組中，受油器的主要作用是將來自調速器主配壓閥的壓力油引入操作油管內，并將其傳遞至轉輪槳葉接力器，及時有效地調整槳葉開度。近兩年來掛治電廠受油器由于浮動瓦泄漏過大，造成油液從底座集油盆溢出到勵磁滑環室和定、轉子上部，同時調速器油泵、漏油泵頻繁啟動。不僅增加了設備消缺、維護工作量，也給機組正常運行帶來了極大的安全隱患。本文針對掛治電廠受油器存在的問題，采用將受油器內部操作油管、浮動瓦、支撐、殼體、底座等零部件結構、材質進行改進的方法，通過優化受油器結構設計并實施改造，有效地解決了上述設備問題。

2 設備概況

掛治電廠原受油器設置有上、中、下3道浮動瓦，分別與受油器內操作油管的外管、中管配合（操作油管為碳鋼材質）。受油器內操作油管為分體把合結構，中管套入外管后，通過底部法蘭與外管連接固定合為一體。受油器頂筒內上浮動瓦的泄漏油與輪轂供油管的泄漏油由一根DN50的排油管排至受油器底座集油盆內。受油器殼體內上、中、下浮動瓦的泄漏油，通過殼體內的排油口同樣排至受油器底座集油盆內。受油器底座集油盆底部裝設有一根DN80的排油總管接至調速器漏油箱。受油器底座集油盆與受油器內部操作油管外管之間設置有甩油環和梳齒密封。原受油器浮動瓦端面及徑向間隙設計值如表1所示，原受油器結構圖見圖1。

圖1 原受油器結構圖

表1 原受油器浮動瓦設計間隙值

3 原因分析

利用機組運行時對受油器漏油情況進行觀察，發現主要泄漏部位為頂筒內受油器上浮動瓦與支撐端蓋結合處，以及受油器殼體內泄排油管處（分別通過頂筒上機械開度指示面板處和底座觀察口處觀察），這兩處漏油量明顯增大。由于頂筒內的泄漏油與殼體內泄排油都集中到受油器底座集油盆內，泄漏油量已經超過集油盆排油總管的排油量造成油液從集油盆溢出。

機組C修時通過對受油器進行解體檢查，并結合機組運行時觀察情況，分析受油器存在以下問題：

（1）受油器各浮動瓦上、下端部與支撐端蓋及殼體磨損過大造成端面間隙超過設計上限值，受油器各浮動瓦上、下端部安裝的O型密封圈已無壓縮量，O型密封圈在壓力油作用下被擠出密封槽損壞，是受油器泄漏過大的主要原因。

（2）受油器各浮動瓦瓦面與操作油管結合部位磨損較大，操作油管外表面有拉毛現象，測量徑向配合間隙值，已達到設計上限值，是受油器泄漏過大的重要原因。

（3）通過機組盤車檢查操作油管擺度，發現已接近設計允許上限值，且中管和外管擺度最大點方向不一致。由于中、外管法蘭結合部位有密封結構，造成中、外管同心度現場無法調整。

（4）受油器浮動瓦由上、中、下瓦組成，三種瓦三種尺寸，不能互換。在進行浮動瓦拆卸檢查時，中瓦和下瓦因尺寸比上瓦大，不能從上往下依次拆卸，需整體拆除受油器殼體，殼體翻身后才能拆卸全部浮動瓦進行檢查測量，檢修、維護工作不便。各瓦尺寸不一致，增加了檢修、維護成本。

（5）由于受油器頂筒上無觀察孔，設備巡視時只能通過機械開度指示面板處進行觀察，視野太小，無法有效觀察頂筒內漏油情況，頂筒至底座DN50排油管接頭較多，泄漏點多。

（6）受油器底座集油盆容量偏小，且無油位報警裝置，集油盆內透平油排油不暢溢出，極易污損受油器下部勵磁滑環，定、轉子等設備，造成設備損壞。

（7）受油器解體檢修時，需拆卸槳葉開度反饋裝置與開度編碼器反饋連接線，但現場施工不便，空間小、無視角，容易扯壞編碼器和掉入異物在輪轂供油管內，造成檢修返工。

4 優化改造思路及改造情況

4.1 優化改造思路

重新設計、制造、加工新的受油器，將受油器各浮動瓦徑向、端面間隙恢復至設計值，優化受油器及內部操作油管的結構形式，改進操作油管材質：

（1）將受油器浮動瓦的徑向配合間隙值和端面配合間隙值適當減小，徑向配合間隙靠近設計間隙最小值，端面配合間隙靠近設計間隙中間值，以減少運行時漏油量。

（2）將中、外操作油管制作成一體結構，解決中、外管同心問題和結合部位密封泄露問題，改進操作油管材質，增加油管表面硬度以增強耐磨性。

（3）取消下瓦，上瓦、中瓦尺寸統一，可互換。

（4）改進受油器殼體結構，使受油器浮動瓦拆卸檢查時不需要拆卸殼體，僅拆卸頂筒和支撐端蓋就可對全部浮動瓦進行解體檢查。

（5）取消受油器殼體外部漏油管，采用殼體內部通路排油。

（6）增加底座集油盆容積，并增設油位自動報警裝置。

（7）改進頂筒及槳葉反饋裝置結構，頂筒側面增設檢修、觀察口。

（8）輪轂供油管管頭增設護罩，防止檢修時異物掉入，又不影響油路循環。

4.2 改造情況

機組A修時更換了新的受油器（見圖2，圖3），并對新受油器及內部操作油管進行了結構優化改造，更換了內部操作油管材質，情況如下：

圖2 受油器改造后結構圖

圖3 受油器改造后效果圖

（1）改造后新受油器各浮動瓦與新內部操作油管的徑向配合間隙值實測為0.12～0.14 mm，已接近設計間隙最小值（設計Φ265 G6e6）；各浮動瓦與支撐端蓋和殼體端面配合間隙值實測為0.10 mm（設計225 H7f7），為設計間隙中間值。

（2）已將受油器內、外操作油管加長，中管插入外管內部與外管通過焊接成為一體，各浮動瓦與操作油管的配合基本尺寸統一為Φ265 G6/e6。中、外兩根操作油管由原來的分體結構改為整體結構，減少了中、外操作油管密封結構和同心度調整，使檢修、維護更方便，機組軸線調整后盤車檢查，操作油管擺度遠小于設計允許值（實測絕對擺度，最大值為0.07 mm，設計允許值≤0.30 mm）。

（3）已將操作油管本體材質由碳鋼更換為S304不銹鋼，并在表面堆焊S135不銹鋼材料后再精加工外圓，堆焊層增加了操作油管表面硬度，使新操作油管耐腐蝕性、耐磨性更好。

（4）新受油器取消了下浮動瓦，對上瓦和中瓦尺寸進行了統一（內徑Φ265 mm,外徑Φ355 mm，高225 mm），可互換使用。檢修時不需要拆卸殼體，僅拆卸頂筒和支撐端蓋后，可從上往下拆卸所有浮動瓦，節約了檢修時間，減輕了勞動強度，降低了檢修、維護成本。

（5）新受油器取消了殼體外部DN50的漏油管，在殼體上、下部法蘭-X位置，加工了腰形漏油孔(比原排油管截面積增加了845 mm2)，沿殼體外側用U型鋼焊接封閉，接至底座集油盆內，變為內部排油后，排油更順暢，減少了設備泄漏點，且更美觀。

（6）新受油器取消了下瓦，利用下瓦安裝空間，增加了集油盆梳齒密封高度，將集油盆由圓錐形改為圓柱形，增加了集油盆容積，改造前底座容積76 L(高度計算至梳齒上端面)，改造后底座容積126 L(高度計算至梳齒上端面)，容積增加了68%。同時在集油盆內增設了油位自動報警裝置，并接入監控系統，實現了油位故障報警在線監控。

（7）新受油器對頂筒及槳葉開度反饋裝置進行了結構優化，在頂筒側面+X偏-Y 45°方向設置了一個200 mm×200 mm的檢修觀察孔，安裝玻璃窗，既是觀察孔又是檢修孔，巡視檢查視角增大，開度反饋連接板進行了移位，檢修時槳葉反饋拆裝方便、快捷。

（8）新受油器內，輪轂供油管管頭增設了M48的護罩，護罩頂部封閉，側面加工有一圈Φ12 mm的排油孔，即可防止檢修時異物從供油管頂部掉入，又不影響油路循環。

5 結語

掛治電廠受油器優化改造后，經過1年多的運行觀察，機組運行時受油器漏油量大幅減少，受油器底座集油盆內無積油，調速器油泵及漏油箱油泵啟停時間恢復正常。

改造后的受油器內部操作油管耐腐蝕性、耐磨性更好，擺度調整更便捷；簡化了受油器結構，各浮動瓦尺寸統一，受油器拆裝施工更方便，降低了檢修、維護成本；底座集油盆增設了油位自動報警裝置，減輕了設備巡視、維護作業勞動強度；提高了設備運行的可靠性。

掛治電廠受油器優化改造達到了預期的效果，也為同類型受油器設備改造提供了參考。