灯泡式贯流水轮发电机组发导瓦瓦温过高的原因分析和解决方案——以江西赣州某水电站为例

灯泡式贯流水轮发电机组发导瓦瓦温过高的原因分析和解决方案——以江西赣州某水电站为例

金强刚,詹君萌,许志翔

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 311100

摘要：本文对某水电站灯泡式水轮发电机组发导瓦瓦温高的问题进行了剖析，并对发导瓦瓦温高问题提出解决方案——修磨加深发导瓦油槽及修磨加深发导瓦进、出油边深度。望能对遇到类似问题的技术人员提供一定的参考价值。

关键词：水轮发电机组;发导瓦瓦温过高;解决方案

前言

近年来，新建水电站越发少了，水电站的检修、改造工程日渐兴盛、节节攀高。水电站检修是因为水轮发电机组出现了各种各样的故障，又或者是使用年限到了总会出现一些这样那样的故障需要检修才能恢复正常使用功能。面对越来越多的机组检修、改造工程，也会遇到越来越多的疑难杂症，本文对造成水轮发电机组发导瓦瓦温过高的原因进行了探究和分析，并结合某水电站实际应用案例给出了合理的解决方案。

某水电站位于赣州市八境台风景点附近的章江河段，距下游章贡两江汇合口450m，是一座以改善城市环境、增加旅游景观为主，兼有河道整治、发电和航运等综合利用效益的水利枢纽工程。电站装机容量为3×2500KW。机组为灯泡式贯流机组，发导瓦位于组合轴承内部，从上游至下游方向，其组成为8块反推瓦、镜板、8块正推瓦，发导瓦。发导瓦由两瓣瓦面组成，内瓦面由巴氏合金铸造而成，外部

由高强度合金铸造，外部外围是球面结构。发导瓦的设计报警瓦温是60摄氏度。整套组合轴承无水冷系统，供油分为反推瓦供油、正推瓦供油、发导瓦供油。润滑油经过对轴承的润滑及冷却后，由一根总排油管排出至低位油箱，再由低位油箱的润滑油泵泵至高位油箱，高位油箱的润滑油通过供油管对组合轴承供油，形成组合轴承润滑油循环系统。

1. 提出问题

电站2#机组于2020年11月A级检修，次年2月完成检修并投产。投产两个半月后，2#机组在停机状态下开机，十分钟后，发导瓦瓦温升高至60℃，机组事故停机，停机后瓦温最高升高到77℃。停机后检查，发导瓦上游侧高压顶起油管的法兰接口爆裂，法兰密封圈断裂，共四个螺丝有两个螺栓断裂。拆机检查，发导瓦下瓣部瓦面磨损严重，已经看不到瓦面花纹，瓦面油光发亮，磨损痕迹非常明显。

2. 原因分析

影响发导瓦瓦温的原因主要有：润滑油杂质含量超标，油流量未达到设计值，机组轴线未达到规范要求，发导瓦巴氏合金化学成分配比未达到规范要求，正推瓦橡胶垫修刮不符合反推瓦间隙的要求，瓦接触面未达到规范要求，发导瓦油槽深度不符合油流量带走瓦温的要求，水力不均等原因。

2.1.润滑油杂质含量超标

机组排油，将润滑油取样，送第三方检测机构检测化验，化验结果合格，润滑油的粘度、含杂质量、含水量都符合要求。

运动粘度符合规范（GB11120-2011表1）要求，颗粒污染度、水分符合规范（GB/T7596-2017表1）要求。

2.2.油流量未达到设计值

在发导瓦进油管上安装一根透明的钢丝塑料管，让机组的润滑油循环起来，检查透明油管过油正常，顺畅。同时对润滑油各个支路上的流量进行测量及整定，整定后的值与设计值相符。

2.3.机组轴线未达到规范要求

落下机组上下游闸门，机组内部水排净，对机组进行盘车检查，测量3片桨叶与转轮室的间隙符合规范要求，测量定转子空气间隙符合规范要求。测量主轴的水平为0.02mm/m，符合规范（GB/T-8564-2003第11.3.1条）要求。

2.4.发导瓦巴氏合金化学成分配比未达到规范要求

将发导瓦的巴氏合金取样，送第三方检测机构进行光谱分析，其结果如下：

发导瓦巴氏合金化学成分配比符合规范（GB/T 8740-2013表1）要求。

2.5.正推瓦橡胶垫修刮不符合反推瓦间隙的要求

安排同一个人，使用同一个测量工具，反复多次对反推瓦橡胶垫进行修刮及研磨，将正推瓦、橡胶垫组合至发导瓦对应位置，测量其组合高度值，计算其间隙误差值如下：

其数据符合规范（GB/T-8564-2003第10.1.3 b)条）要求。

2.6.瓦接触面未达到规范要求

修刮后的发导瓦，安装至主轴上研磨，发导瓦经过现场14次上轴研磨，测量发导瓦接触面，每平方厘米有1~3个接触点。发导瓦接触面检查数据如下表所示：

其数据符合规范（GB/T-8564-2003第10.1.2 b)条）要求。

2.7.发导瓦油槽深度不符合油流量带走瓦温的要求

在排除其他原因之后，我们着重检查了发导瓦油槽对发导瓦瓦温的影响。测量发导瓦油槽的深度只有1.0~1.2mm，在发导瓦的进油孔直径与供油管的尺寸匹配的条件下，发现发导瓦油槽深度不够导致发导瓦运行时产生的热量在润滑油循环的工况下带不出去，从而导致发导瓦的瓦温高，直至烧瓦。发导瓦油槽深度实际值与理论值检查表如下所示：

经过上述分析，得出发导瓦油槽深度不符合油流量带走瓦温的要求是影响发导瓦瓦温高的原因所在。

3. 处理措施
   1. 理论推算

发导瓦现在的瓦温是77℃，我们将目标设定为50℃，现值超过目标值77-50=27℃。查询往年本水电站2#机组在四月份、五月份的运行记录，发导瓦瓦温在45℃左右徘徊，若在45℃的基础上，能解决超过的27℃的90%的问题，发导瓦瓦温高问题即可解决。计算得出理论可以将瓦温降低至45.0+（1-90%）*27.0=47.7℃。 我们的目标是50.0℃，介于理论值和报警值之间，机组能正常运行，理论上可行。理论计算表如下所示：

3.2.现场处理

1)加深下半部发导瓦油槽的深度

发导瓦的瓦面是巴氏合金铸造而成，材质较软，先将发导瓦的油槽划分区域，测量其深度在2.5~2.6mm范围内，然后使用磨光机和千叶轮将油槽深度打磨至4.0mm左右，再使用刮刀和砂纸进一步打磨，将油槽深度修磨至4.0~4.1mm深度。处理完成后数据如下表所示：

2)加深上半部发导瓦的进油边和出油边深度

将发导瓦上半部分缝左右的位置各画出一块弧形区域，这个区域是机组运行时不会碰到的区域，也是发导瓦的进、出油边，原来的进、出油边深度只有1.8~2.0mm，我们使用磨光机和千叶轮、刮刀、砂纸将其加深至4.0~4.2mm。处理完成后数据如下表所示：

4. 处理效果

处理完成之后，机组安装完成，并开始试运行。24小时试运行完成之后，并网负荷900KW，瓦温稳定，水导瓦43.4℃，径向瓦44.2℃，1号正推瓦47.4℃，2号正推瓦49.8℃，1号反推瓦43.3℃，2号反推瓦44.5℃，机组各部正常，瓦温正常，问题得以解决。径向瓦瓦温之前最高77.0℃，现在瓦温44.2℃，前后对比下降了32.8℃，降温效果非常明显。

5. 结语

在此次处理发导瓦瓦温高的过程中，检查了许多原因，除了第二章中所述的原因检查之外，还有机组盘车测量桨叶与转轮室的间隙，盘车时定转子空气间隙检查，导水机构内环中心检查，高压顶起系统检查，制动器检查，测量工具检验等等。建议在处理类似问题上，要从多方面下手，不能放过任何一个不确定因素，实事求是，追求真理，找到最终原因并妥当处理。

[参考文献]

[1]张志勇. 水轮发电机组下导轴承瓦温偏高的处理[J]. 机电信息, 2018(12):2.

[2]蔡杰文, 王蓉. 研究混流式水轮发电机组导轴瓦烧瓦原因及处理方法[J]. 大科技, 2019.