某水電站燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)軸承燒瓦事件處理

李 剛，李麗霞

（1.中國電建集團(tuán)海外投資有限公司，北京 100048；2.中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

1 工程概況

某水電站位于老撾境內(nèi), 工程采用閘壩式開發(fā)，樞紐主要建筑物包括混凝土閘壩、壩式進(jìn)水口及河床式廠房、兩岸非溢流壩段。電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，總裝機(jī)容量120 MW，裝設(shè)3臺(tái)40 MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，水庫正常蓄水位325 m，調(diào)節(jié)庫容0.254億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。

燈泡貫流式水輪機(jī)適用于極低水頭的水電站，其過流部件有引水管、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪室、尾水管。水流從引水管進(jìn)口到尾水管出口基本上沿機(jī)組軸線流過。水輪機(jī)流道的中心設(shè)一燈泡體，發(fā)電機(jī)、主軸、軸承等都安裝在燈泡體內(nèi)，主軸向后延伸與轉(zhuǎn)輪相連。從轉(zhuǎn)動(dòng)部分的支承上分析，屬兩支點(diǎn)機(jī)組。燈泡體內(nèi)有兩個(gè)軸承，靠近發(fā)電機(jī)的是推力和徑向的組合軸承，而靠近水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的是徑向的導(dǎo)軸承。

2 水輪機(jī)導(dǎo)軸承燒瓦事件經(jīng)過

第一次燒瓦事件過程：電站2號(hào)機(jī)組于某年4月3日上午10：11：00，上位機(jī)報(bào)2號(hào)機(jī)組低位油箱2號(hào)泵動(dòng)力電源消失，當(dāng)值監(jiān)盤人員匯報(bào)運(yùn)行值長，值長令當(dāng)值值班員現(xiàn)地檢查低位油箱2號(hào)泵情況，通過檢查后發(fā)現(xiàn)2號(hào)油泵動(dòng)力電源斷開態(tài)，立即啟動(dòng)了1號(hào)油泵，1號(hào)油泵無法投運(yùn)，又立即到廠用電400 V進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)400 V上的低位油箱油泵和高壓頂起油泵電源處于斷開位置，經(jīng)過多次分合閘后，兩臺(tái)低位油箱油泵均無法運(yùn)行，值長令值班員現(xiàn)地檢查高位油箱油位。在10：22：00時(shí)高位油箱油位已經(jīng)到0 m，水導(dǎo)瓦溫從54℃驟升（瞬間最高溫度達(dá)96.5℃），在10：36：00時(shí)，上位機(jī)報(bào)2號(hào)機(jī)組水導(dǎo)瓦溫越上限，2號(hào)機(jī)組緊急事故停機(jī)動(dòng)作，造成機(jī)組事故停機(jī)。2號(hào)機(jī)組水導(dǎo)瓦于4月3日10：36：00燒瓦事故產(chǎn)生，于當(dāng)年6月22日水導(dǎo)瓦檢修工作完成。

第二次燒瓦事件過程：當(dāng)年8月11日19：07：00，二級電站2號(hào)機(jī)組在啟動(dòng)過程中，因低位油箱油位低報(bào)警，低壓循環(huán)油泵、高壓頂起油泵退出，歷時(shí)7分鐘，轉(zhuǎn)速未達(dá)到100%，當(dāng)值運(yùn)行人員未吸取“4.3”燒瓦的教訓(xùn)，未采取應(yīng)急措施，直到上位機(jī)報(bào)2號(hào)機(jī)組水導(dǎo)瓦溫越上限，緊急事故停機(jī)動(dòng)作，水導(dǎo)瓦溫達(dá)75.9℃，導(dǎo)致水導(dǎo)軸瓦燒損的事故。2號(hào)機(jī)組水導(dǎo)瓦于8月11日19：07：00燒瓦事故產(chǎn)生，于當(dāng)年10月24日水導(dǎo)瓦檢修工作完成。

3 兩次燒瓦事件反映出來的主要問題

3.1 機(jī)電安裝問題

（1）直流高壓油泵啟動(dòng)投入的試驗(yàn)工作未做（機(jī)組屬于不安全運(yùn)行狀態(tài)）。

（2）現(xiàn)場相對濕度大，墻面漏水等施工缺陷較多，運(yùn)行環(huán)境差，設(shè)備絕緣保證率低，造成運(yùn)行人員多次合閘失敗。

（3）低位油箱油位開關(guān)接點(diǎn)整定邏輯錯(cuò)誤。未按照廠家圖紙和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)定，施工單位和廠家現(xiàn)場服務(wù)人員在現(xiàn)場擅自更改接點(diǎn)，將低位油箱低油位報(bào)警同時(shí)作用于停止低壓油泵和高壓頂起油泵運(yùn)行，造成低位油箱油位低時(shí)低壓油泵和高壓油頂起油泵停泵，對機(jī)組無保護(hù)措施[1，2]。

（4）拆除的水導(dǎo)軸瓦檢查發(fā)現(xiàn)，水導(dǎo)瓦上游側(cè)有大片磨損，系安裝調(diào)整不合格，機(jī)組軸線在不正常狀態(tài)下運(yùn)行的結(jié)果，同時(shí)軸承潤滑油管安裝未進(jìn)行完全清理，管內(nèi)壁附著大量焊接后爆渣。

3.2 設(shè)計(jì)問題

（1）作為軸瓦潤滑保護(hù)的主要手段，直流高壓油泵控制電源交流側(cè)接線設(shè)計(jì)不合理；高位油箱過低油位時(shí)作用于監(jiān)控系統(tǒng)停機(jī)的回路未設(shè)計(jì)連接。未按照廠家事故停機(jī)流程框圖（E304900）及NB/T 35004-2013《水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》將機(jī)組高位油箱油位下限接入監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警，下下限接入監(jiān)控系統(tǒng)事故停機(jī)流程。

（2）油泵電源控制柜設(shè)計(jì)不合理，柜內(nèi)開關(guān)容量與400 V廠用電輸出容量不匹配（400 V廠用電盤柜輸出容量為160 A，油泵控制柜開關(guān)容量為320 A）。高壓油泵、低壓油泵均無雙回路電源；油泵控制箱控制電源未按交、直流各一回設(shè)計(jì)導(dǎo)致控制電源不可靠。

（3）開、停機(jī)流程及事故停機(jī)點(diǎn)不夠完全、全面。

3.3 設(shè)備廠家問題

（1）因直流高壓油頂起油泵電機(jī)軟啟動(dòng)過載問題，未能確保直流電機(jī)正常投入運(yùn)行。

（2）柜內(nèi)的電氣設(shè)備布置擁擠，且廊道層較潮濕，應(yīng)將低位油箱低壓油泵、高壓油頂起油泵控制箱分開設(shè)置，分別配置安全可靠的雙路電源，控制電源宜考慮雙回路，一路交流，一路直流，并可實(shí)施切換運(yùn)行。

（3）主機(jī)廠未及時(shí)核算、提供事故停機(jī)后高位油箱的剩余儲(chǔ)油量的保障運(yùn)行時(shí)間。

（4）低位油箱油位開關(guān)接點(diǎn)整定邏輯錯(cuò)誤。未按照廠家圖紙和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)定，施工單位和廠家現(xiàn)場服務(wù)人員在現(xiàn)場擅自更改接點(diǎn)，將低位油箱低油位報(bào)警同時(shí)作用于停止低壓油泵和高壓頂起油泵運(yùn)行，造成低位油箱油位低時(shí)低壓油泵和高壓油頂起油泵停泵，對機(jī)組無保護(hù)措施。

（5）調(diào)速器PLC B機(jī)報(bào)故障，同時(shí)也無法切換到PLC A機(jī)。

3.4 運(yùn)維問題

（1）運(yùn)行人員在低位油箱動(dòng)力電源消失后，經(jīng)采取措施進(jìn)行多次處理，反復(fù)投合閘失敗后，仍沒有及時(shí)手動(dòng)緊急停機(jī)，期間歷時(shí)25 min，錯(cuò)失了故障處理的最佳時(shí)機(jī)，造成了因機(jī)組輔助設(shè)備的故障而導(dǎo)致主機(jī)事故的后果[3]。

（2）運(yùn)行人員在日常巡視時(shí)疏忽大意，對2號(hào)油箱油位過低、2號(hào)機(jī)組油位低于1號(hào)、3號(hào)機(jī)組300 mm，油量少了約2 m3未及時(shí)發(fā)現(xiàn)及分析，并未及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)油。

（3）運(yùn)行值班人員在調(diào)速器PLC B機(jī)故障發(fā)出后，歷時(shí)7 min時(shí)間，未吸取當(dāng)年“4.3”燒瓦事故教訓(xùn)，沒有迅速果斷停機(jī)，臨場處置能力差。

（4）調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障報(bào)警系因?yàn)闃~主配壓閥關(guān)閉腔側(cè)限位螺母由于（人為）外力動(dòng)作造成非正常偏移，致使槳葉接力器無法向關(guān)閉側(cè)移動(dòng)，造成槳葉在開機(jī)流程中無法按照整定規(guī)律完成隨動(dòng)，機(jī)組無法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速在95%和94%間跳變，開機(jī)流程失敗。

（5）運(yùn)行值班人員違背操作規(guī)程，在未通過批準(zhǔn)的情況下（電話/網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系廠家經(jīng)口頭同意），擅自更改低位油箱油位開關(guān)節(jié)點(diǎn)位置，將2號(hào)機(jī)組低位油箱油位開關(guān)兩次下調(diào)共80 mm。

4 燒瓦事件整改措施

4.1 機(jī)電安裝整改措施

（1）梳理安裝未完工項(xiàng)目，對影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備制定了專項(xiàng)整改措施，包括直流電機(jī)的驗(yàn)收、水淹廠房系統(tǒng)的投運(yùn)等。

（2）改善機(jī)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，增加了除濕機(jī)以及對墻面漏水進(jìn)行了專項(xiàng)處理。

（3）對安裝調(diào)試的低位油箱定值進(jìn)行整理，不符合廠家及設(shè)計(jì)要求的油位接點(diǎn)進(jìn)行了整改。

（4）全面清掃潤滑油系統(tǒng)管路，保障軸瓦的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 設(shè)計(jì)整改措施

（1）完善了開停機(jī)及事故停機(jī)流程，增加機(jī)組高位油箱油位下限、下下限、機(jī)組低位油箱過高、高頂延遲退出等保護(hù)信號(hào)。

（2）對高壓油泵、低壓油泵均采用配置雙回路電源設(shè)計(jì)，油泵控制箱控制電源按交、直流各一回設(shè)計(jì)，控制箱內(nèi)部接線由主機(jī)廠設(shè)計(jì)布置，確保動(dòng)力、控制電源的安全可靠。

（3）督促設(shè)計(jì)院下發(fā)南歐江流域定值清單并與現(xiàn)場進(jìn)行核對。

4.3 設(shè)備廠家整改措施

（1）重新設(shè)計(jì)了低位油箱控制系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)和高頂系統(tǒng)分開控制，增加雙電源系統(tǒng)一路交流、一路直流，徹底解決軟啟故障問題，核定低位油箱油位定值，處理了低油位報(bào)警同時(shí)作用于停止低壓油泵報(bào)警點(diǎn)的問題。

（2）調(diào)速器廠家集中處理了PLC A機(jī)B機(jī)故障切換的問題，對槳葉主配壓閥關(guān)閉腔側(cè)限位螺母易偏移的問題進(jìn)行了處理。

4.4 運(yùn)維整改措施

（1）針對兩次燒瓦事故按照“四不放過原則”對相關(guān)管理負(fù)責(zé)人、值長等進(jìn)行了嚴(yán)重警告、調(diào)離崗位的處罰，并在電站運(yùn)維部開展了多次事故教育總結(jié)會(huì)議。

（2）要求運(yùn)維公司配置滿足安全運(yùn)行要求的運(yùn)維人員，針對運(yùn)維人員數(shù)量不足且都過于年輕，加強(qiáng)運(yùn)行人員培訓(xùn)，提高技能水平，水力機(jī)械和電氣各系統(tǒng)的熟悉程度，臨場綜合分析判斷能力，處置事故的能力。

（3）認(rèn)真梳理管理制度及操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”制度，建立設(shè)備負(fù)責(zé)人制度，確保現(xiàn)場操作的規(guī)范性、可靠性。

5 結(jié)語

水電站半年內(nèi)連續(xù)兩次燒瓦事件，反映出從設(shè)計(jì)、廠家、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行整個(gè)生產(chǎn)鏈上存在的諸多問題。發(fā)電公司積極處理事故，按照電力生產(chǎn)“四不放過”原則不規(guī)避問題、不掩蓋事故，對事故處罰到人、缺陷處理到位，并結(jié)合事故反映出的問題開展了全流域梯級電站的定值冊、流程、缺陷的梳理和立項(xiàng)工作，保障了當(dāng)年的年度發(fā)電目標(biāo)順利完成。