右江水力發(fā)電廠水導(dǎo)軸承油冷卻方式的探討及改進(jìn)

右江水力發(fā)電廠水導(dǎo)軸承油冷卻方式的探討及改進(jìn)李興文【摘要】通過數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，對(duì)右江水電廠4臺(tái)機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行中出現(xiàn)瓦溫緩慢上升的問題進(jìn)行分析，查找原因，并提出了不同的技術(shù)改造方案，對(duì)比后擇優(yōu)實(shí)施，既保證了水電廠的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，又為企業(yè)節(jié)省了成本.【期刊名稱】《廣西水利水電》【年(卷)，期】2011(000)002【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P53-54,57)【關(guān)鍵詞】水導(dǎo)瓦溫;冷卻器;水導(dǎo)軸承;右江水電廠【作者】李興文【作者單位】廣西右江水利開發(fā)有限責(zé)任公司廣西浦寧,530028【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TK7右江水力發(fā)電廠位于廣西百色市境內(nèi)，電站為地下式廠房，單機(jī)單管布置,裝有4臺(tái)135MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。電站裝機(jī)容量540MW,最大出力580MW,年利用小時(shí)數(shù)3150h,多年平均發(fā)電量1701GW-h?？菟诒ＷC出力123MW,電站主要承擔(dān)廣西電網(wǎng)的部分調(diào)峰調(diào)頻任務(wù),枯水年調(diào)峰電量占電站年發(fā)電量的64%以上。水輪機(jī)和調(diào)速器系統(tǒng)的主要部件由上海福伊特西門子水電設(shè)備有限公司制造。右江水電廠的水導(dǎo)軸承是帶立式外置冷卻器的自潤(rùn)滑分塊瓦軸承。水導(dǎo)軸承由巴氏合金分塊瓦(10塊)、擋油圈、內(nèi)外溢流擋板、夕卜置冷卻器、冷卻器支撐座板、軸承油箱、斜楔調(diào)整墊塊和軸承蓋等組成。其中除軸承油箱，外溢流擋板是整體結(jié)構(gòu)外，其余均為分瓣或分塊結(jié)構(gòu)。油冷卻方式是通過機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸領(lǐng)產(chǎn)生的離心泵效應(yīng)進(jìn)行自潤(rùn)滑。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，軸領(lǐng)離心泵將油甩到專門的熱油腔，形成一定壓力后進(jìn)入立式外置冷卻器,冷卻后的油通過管路直接送到每塊水導(dǎo)瓦的進(jìn)油側(cè)進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。軸領(lǐng)上設(shè)計(jì)有10個(gè)中30.5mm的通孔起離心泵的作用，通孔設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)絲堵，可根據(jù)機(jī)組水導(dǎo)軸承用油量及冷卻效果做相應(yīng)的調(diào)整。水導(dǎo)軸承基本數(shù)據(jù)如下：全廠4臺(tái)機(jī)組自2006年相繼投產(chǎn)以來，水導(dǎo)軸承瓦的溫度都呈緩慢上升趨勢(shì)。后在小修時(shí)對(duì)水導(dǎo)軸承進(jìn)行了全面檢查測(cè)量，發(fā)現(xiàn)各臺(tái)機(jī)組的水導(dǎo)軸承瓦總間隙都大了0.2mm左右，并且熱油腔梳齒銅密封間隙也有增大趨勢(shì)。分析原因是由于隨著運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，水導(dǎo)瓦總間隙也相應(yīng)變大，將熱油腔的梳齒密封磨損，使大部分熱油外泄，不能在熱油腔形成壓降，造成流過外置冷卻器的油量過少，無法有效發(fā)揮冷卻器的作用，整個(gè)水導(dǎo)軸承油溫過高,油冷卻效果非常不好，導(dǎo)致軸承瓦溫度持續(xù)上升。特別是首臺(tái)投產(chǎn)的4#機(jī)組，由于梳齒密封平均總間隙已在1.1mm以上，開機(jī)運(yùn)行2h后冰導(dǎo)瓦溫就從25°C升至報(bào)警值65°C。根據(jù)原設(shè)計(jì)方案,曾通過調(diào)節(jié)軸領(lǐng)上的10個(gè)中30.5mm的通孔離心泵來增加冷卻油量,但一直找不到平衡點(diǎn)，開孔較多，反而使透平油中氣體過多,影響冷卻效果。為保證4#機(jī)組能投入運(yùn)行，我廠采取在水導(dǎo)軸承外加掛一個(gè)外置冷卻器的臨時(shí)措施，通過濾油機(jī)接管強(qiáng)迫油循環(huán)。從4#機(jī)組水導(dǎo)軸承熱油腔梳齒銅密封的磨損情況看，銅密封使用年限大概就是5-6年。按照原設(shè)計(jì)方案，如果要保證機(jī)組正常安全運(yùn)行,就需要在機(jī)組大修時(shí)，將水導(dǎo)軸承相關(guān)設(shè)備返廠，更換梳齒密封，使其間隙滿足設(shè)計(jì)要求,才能保證水導(dǎo)瓦溫恢復(fù)正常。這樣勢(shì)必造成我廠每臺(tái)機(jī)組大修時(shí)（機(jī)組大修周期一般是4-8年）,都要將水導(dǎo)軸承部件返廠更換新的梳齒密封?？紤]到電廠大修時(shí)間一般是2-3個(gè)月，水輪機(jī)設(shè)備返廠可能會(huì)造成檢修時(shí)間延長(zhǎng)，增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。為了一勞永逸的解決該問題，需要制定一個(gè)可行的解決方案，對(duì)水導(dǎo)軸承進(jìn)行技術(shù)改造，以解決不更換梳齒密封的前提下油溫上升的問題。通過咨詢水輪機(jī)制造廠家，及參照國(guó)內(nèi)成熟電廠水輪機(jī)水導(dǎo)軸承冷卻方式，考慮可以采取以下3種方案進(jìn)行技術(shù)改造。采用原外置冷卻器，只在進(jìn)油管路中加裝兩組油泵,改成強(qiáng)迫油循環(huán)方式。對(duì)輸油管路進(jìn)行改造后，兩組油泵互為備用，可以保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)內(nèi)有幾個(gè)大型電站采用的就是此種方式。缺點(diǎn)是，油循環(huán)只能靠油泵完成,對(duì)油泵的可靠性要求極高。并且增加的兩組油泵難以找到合適的安裝位置,因?yàn)橛捅眯璋惭b在低于水導(dǎo)油盆的地方。同時(shí)，需要增加相應(yīng)的電氣及自動(dòng)化控制元件。初步詢價(jià)，改造費(fèi)用在60萬元左右。在原冷卻方式不變的情況下，重新加裝一組強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻裝置,起輔助冷卻作用。該方案的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，兩組冷卻器同時(shí)制冷根據(jù)4#機(jī)組采取的臨時(shí)冷卻措施看，水導(dǎo)瓦溫基本能穩(wěn)定在45^左右的最佳狀態(tài)運(yùn)行。缺點(diǎn)是需要增加相應(yīng)電氣及自動(dòng)化控制元件，還需要增設(shè)油管路和冷卻水管路，并且必須選擇可靠性較高的油泵。初步詢價(jià)，改造費(fèi)用在40萬元左右。在原冷卻方式不變的情況下，在水導(dǎo)軸承內(nèi)部增加一組內(nèi)置盤管式冷卻器。該方案的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，兩組冷卻器同時(shí)制冷水導(dǎo)瓦溫能在正常溫度運(yùn)行，無需增加水導(dǎo)軸承的外圍設(shè)備。缺點(diǎn)是右江電廠的水導(dǎo)油盆設(shè)計(jì)太緊湊，空間尺寸比較小,加裝內(nèi)置冷卻器后，增加了水導(dǎo)軸承檢修難度。并且該方案能不能實(shí)施，關(guān)鍵還要看有沒有合適的冷卻器。該冷卻器既要能達(dá)到制冷效果，又要能順利安裝在水導(dǎo)油盆的下油槽中，并且冷卻器的體積不宜太大，否則會(huì)占用過多的水導(dǎo)軸承油量，影響機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行。因此，冷卻器的選型必須按照制冷效果高,體積小的原則進(jìn)行。根據(jù)水輪機(jī)水導(dǎo)軸承的各基本數(shù)據(jù)，摩擦損失PR=17.26kW,總的油量V=620L,用油量V=63L/min,以及運(yùn)行冷卻水進(jìn)水溫度(常溫)t=25°C,出水溫度(常溫)t=28°C等參數(shù)，通過查詢熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)，按照傳熱方程公式Q=KFT（K經(jīng)驗(yàn)值600-900W/m2『C之間）計(jì)算后得出,能滿足機(jī)組運(yùn)行需要的盤管冷卻器選用基管為銅管的中16x1.5mm,翅片為中35x0.5mm的高效換熱管制作,所需傳熱面積大概為5m2左右。冷卻水量按照水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中公式計(jì)算,大概在60L/min,冷卻水管路選擇中27x3mm的不銹鋼管。盤管總體積為40L左右,占用原透平油空間的6%左右，基本不影響機(jī)組安全運(yùn)行。初步詢價(jià)，改造費(fèi)用在5-8萬元之間。（4）選擇方案。對(duì)比以上3種方案，方案三對(duì)設(shè)備的改動(dòng)較小，投資也最少，且易于實(shí)施,因此采用了第3種方案對(duì)水導(dǎo)軸承進(jìn)行技術(shù)改造。在水導(dǎo)油盆中的自動(dòng)化元件位置不作改動(dòng)的情況下,冷卻器采用分瓣形式，分瓣面用法蘭連接，冷卻器沿圓周方向布置在水導(dǎo)軸承下油槽中,并通過螺栓連接固定在油板座上,油板座與水導(dǎo)底蓋板焊接連接固定。在原外置冷卻器冷卻水管路上開啟三通，作為內(nèi)置冷卻器的供、排水口管路接口，為了檢測(cè)冷卻器水管運(yùn)行情況及檢修需要，在三通出口安裝DN20的不銹鋼球閥和壓力表（系統(tǒng)圖見圖1）。技改工作完成后,對(duì)機(jī)組進(jìn)行空轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)行12h,水導(dǎo)軸承水導(dǎo)瓦運(yùn)行溫度保持在45C-50C之間，油溫保持在42.8C左右。后對(duì)機(jī)組連續(xù)帶額定負(fù)荷135MW運(yùn)行15d,監(jiān)測(cè)水導(dǎo)瓦運(yùn)行各參數(shù),10塊水導(dǎo)瓦溫度保持在43C-47.8C之間,油溫恒定在42.2C運(yùn)行。兩個(gè)冷卻器總的冷卻水流量保持在155L/min左右，進(jìn)水溫度恒定在22