大型灯泡贯流式机组运行问题及研究

大型灯泡贯流式机组运行问题及研究

陈富德

（身份证号码：4504211791031xxxx国家电投集团广西长洲水电开发有限公司广西梧州543100）

摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，在低水头水力资源利用方面，灯泡贯流式发电机组优越性较强，但随着单机容量和尺寸的增加，机组的设计、安装、运行等难度增大，为更好地利用低水头水力资源，发挥灯泡贯流式机组的优势，保障机组长周期安全、稳定、高效运行，有必要对大型灯泡贯流式机组设计、安装、运行阶段的关键技术进行梳理。

关键词：灯泡贯流式机组；关键技术；低水头；试验手段

引言

作为水电厂机组机械部分故障时的主要保护，水机保护配置的完善与否直接影响机组的安全稳定运行，特别是大电网、高电压、超高电压电网的迅速发展，对发电厂主设备的安全运行提出了更高的要求。因此，发电企业必须根据运行实践经验，优化机组水机保护的配置，降低机组的非计划停运几率，确保机组安全稳定运行。文章主要介绍某大型灯泡贯流式水电厂在优化机组水机保护配置方面的探索和实践经验。

1灯泡贯流式机组检修应该遵循的原则

（1）依据灯泡贯流式机组的设计理念和设计模式图进行检修。（2）保证检修质量，检修时保证一丝不苟，提高检修效率，缩短检修时间。（3）合理安排检修时间，避免因为检修造成施工延误。（4）检修施工宜采用先进工艺和新艺术、新方法，推广应用新材料、新工具，提高工作效率，缩短检修工期。（5）应在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，优化检修模式。

2大型灯泡贯流式机组运行问题

2.1AGC投入与退出

根据2003年7月22日电监会《关于发电厂并网运行管理的意见》关于“单机容量4万kW及以上水电机组应具有AGC功能”的要求，某水电厂2005年立项改造了计算机监控系统，增加了AGC功能，并于2006年1月4日调试完毕后正式投入运行。据统计AGC功能投入后每小时单机负荷超过5000kW的调节达30多次，且超过50%Pe的调节多，机组未到前一设定负荷值时，又出现大的反向调节，冲击很大。2006年1月19日，AGC功能投运仅15天，1号机2号桨叶接力器φ80联接螺栓断裂，2号桨叶被卡，引起机组强烈振动，被迫申请停机检修。为了判断其他机组是否可能发生类似情况，2006年3月6日，按计划停下5号机检修，发现桨叶接力器联接螺栓与法兰的联接面变形较多，5个φ80联接螺栓均出现了松动。其它机组均存在类似问题。另外，由于频繁调节，还出现了一些其他异常情况：如调速器油泵的打油时间间隔从原来的30min缩短到3～4min，且调速器油泵加载/卸载阀的定值普遍出现偏移，定值调节弹簧特性明显变差等。由于参与调频，机组负荷频繁调节且幅度较大，机组被迫进入振动区运行的次数明显增多，机组振动、摆度明显加大，对设备使用寿命有很大影响。某电厂机组当时是国内已投运的单机容量最大、水头最高的灯泡式机组，机组振动、摆度及稳定特性在不断探索完善，AGC投运后，过多的调节对机组的影响非常明显。由于贯流式机组自身转动惯量小等结构上因素影响，不适宜在频繁调节的环境中运行。故向湖南省电力调度通信中心申请退出某电厂AGC，同年部分机组退出AGC，并于2007年初全部机组退出AGC运行。

2.2润滑油系统油箱油位异常保护

润滑油系统油箱包括轴承高位油箱和轴承回油箱，润滑油系统的油箱的油位稍低/过低保护均采用同一个油位开关，当油位达到稍低油位时，向上位机发出告警信号；当轴承高位油箱油位达到过低油位时，实现机组事故停机；轴承回油箱油位过低还自动断开润滑油泵控制回路，切除润滑油泵，防止油泵空转；当机组正常运行、轴承回油箱油位过高时，可以实现机组程序停机。考虑到即使轴承高位油箱油位过低时油箱仍满足机组5min的润滑用油，轴承回油箱油位过低造成润滑油泵停泵时也满足机组5min的润滑用油，同时还有油流中断、轴承高位油箱油位异常等报警信号，运行人员有足够的时间进行处理，而轴承回油箱油位高更不应该出口程序停机，因此润滑油系统油箱油位过低动作停机保护配置不够合理，应进行优化完善。

2.3检修过程中的安全管理

检修过程中，检修安全管理是一项非常重要的工作，不仅涉及到工作人员的生命安全，还要避免设备故障。全体参加机组检查的相关工作人员应该提高自我安全保护意识，企业应该定期对检修人员进行专业技能培训，技术是进行自我保护的重要武器。从安全管理的角度来说，人身安全是保证机组检修工作展开的基础。除此之外，安全管理少不了保卫组的监督检查，企业可以组织专门的工作人员进行定期的安全执法，工作人员需要对施工现场进行仔细检查，对于不合理的现象进行记录，在上交企业高层，企业高层对违法违纪行为予以深究，可以进行罚薪，必要时甚至可以开除工作人员。对于违反安全法律法规的员工进行教育考核，达到标准后才能再次入职工作。检查和监督检查人员对解体后的零部件进行安放管理，对现场解体后的设备和管口进行封堵检查等。

2.4提高桨叶操作机构的可靠性及稳定性，优化导叶与桨叶的协联关系

桨叶操作机构主要由受油器、转桨执行机构组成，它直接影响机组的正常运行。国内投运的大型贯流式机组，曾在多个电站发生受油器窜油、操作油管断裂、浮动瓦磨损拉伤等较为严重的事故。发生问题主要的原因是供、排油管采用整体浮动瓦，当主轴摆度过大时，浮动瓦的随动性与灵活性变差，同时，造成浮动瓦与操作油管间隙分布不均，间隙过大处易造成窜油、溢油；前期设计的一些电站水轮机转桨采用塞动结构，活塞兼作操作架，活塞通过卡环与活塞杆连接，活塞杆上设有二道铜瓦支承，在轮毂中心体上做往复运动，由于活塞的自重与制造加工、装配等多种因素的影响，易使铜瓦下部磨损，活塞下沉，使活塞与缸体间隙变小，甚至硬性接触干磨，造成缸体磨损，使活塞两腔窜油。为解决上述存在的问题，经过不断的实践及结构优化，目前国内大型贯流式机组受油器普遍采用两道浮动瓦结构，转桨执行机构采用缸动结构。随着随动性和可靠性的提高，桨叶操作机构原来存在的问题基本得到解决。今后设计单位还应不断改进及完善结构设计；制造厂应不断改进选材及工艺，进一步提高桨叶操作机构可靠性及稳定性。

2.5机组发电机转子支臂焊缝裂纹修复

某水电厂按照提供的转子支臂裂纹处理方案和后续改进工艺，经过三年多台次处理，每次裂纹处理后机组运行一段时间，又出现新的裂纹，不能达到裂纹根治的目的。为此，电厂成立专项科研小组并邀请了哈尔滨电机厂、湖南省试研院金属所以及五凌公司等多名专家，对转子支臂裂纹原因进行分析、制定处理方案。在总结历年处理实践的基础上达成了共识：产生裂纹的主要原因是转子支臂焊缝强度不够且焊接缺陷造成部分焊缝没有达到设计强度要求；针对焊缝强度不够提出了焊缝增强的措施；同时采用超声波冲击消除焊缝残余应力的新技术，对焊缝表面强化处理以提高焊缝的抗疲劳强度；改进焊前预热、焊后保温的工艺，提高焊接质量，防止冷裂纹产生，最终形成了转子支臂裂纹处理的新方案。2008年起，利用机组检修对3～6号机组按照新方案实施，处理过程中，预热、焊缝增强、保温及冲击等环节把握到位，焊接质量有了明显提高，探伤检查未发现缺陷。在2005年至2009年的发电机转子支臂焊缝裂纹处理项目中，积累了如下经验：⑴在转子支臂裂纹处理中积极寻求外界力量，向外籍、哈尔滨电机厂及五凌公司相关专家请教、分析寻找更利于裂纹修复的工艺；⑵大胆采用现场加热板焊前局部加热及焊后后加热新技术工艺；裂纹修复过程中，原先使用的是氧气乙炔加热，不能控制温度的均匀，在与哈尔滨电机厂有限责任公司专家协商后研制了：现场使用加热板进行局部加热，实践证明使用效果很好，而且大大缩短了检修工期，提高了效率。焊后保温方法：以前仅焊后铺石棉布，石棉布是耐火材料、保温效果差、容易破碎、而且对人体有害；新工艺处理焊后使用加热板加热到250℃以上，使用陶瓷纤维进行保温，现场使用保温效果好，达到了预期效果。⑶消应手段改进原先使用的是风铲消应方法，该方式需用气源为辅助，在施工过程中需保证气压的压力值，才能充分发挥消应的功效。在多次处理中发现，处理过的裂纹在修复后，探伤发现裂纹有延伸趋势，经厂部领导、公司专家及哈尔滨电机厂专家讨论，将消应方式改用超声冲击方式。

结语

随着我国经济的发展，对电力行业提出了更高的要求，灯泡贯流式机组因为具有突出优势在我国逐渐开始普遍应用起来。检修管理是保障灯泡贯流式机组正常运行的关键步骤，企业要抓好检修管理中的每一步，采取正确的方案计划，提高工作人员的专业知识和专业技能，保障灯泡贯流式机组的正常使用，进而促进电力行业和我国经济的快速发展。

参考文献：

［1］田树棠.贯流式水轮发电机组的技术优势与关键技术［J］.水电与新能源，2013（3）：08－14.

［2］黄中良，赵显忠，程云山.特大型灯泡贯流式机组机电安装技术难点［J］.水力水电科技进展，2010，30（1）：01－17.