1、玛依纳水电站发电机下导溢油问题及解决方案摘要：介绍哈萨克斯坦玛依纳水电站开机后出现下导溢油问题，及对此问题的分析、解决方案和最终结果。 关键词：电站；下导；溢油；解决方案；玛依纳电站 中图分类号： U665 文献标识码： A 文章编号： 1、项目简介： 玛依纳水电站位于哈萨克斯坦共和国东南部阿拉木图州莱姆别克区的恰伦河上游，电站距阿拉木图市约 260km。电站建设的主要任务是发电，以满足哈萨克斯坦南部地区在自然保护排水和灌溉用电高峰时期对电能的需求，电能送入哈萨克斯坦南部电网。引水发电系统建筑物布置在恰伦河右岸，主要包括进水口、引水隧洞、调压井和压力管道、厂房等建筑物。 引水隧洞长 4912m
2、，洞径由 5.6m 变到 4.1m。调压井为竖井，直径5m，高 178.41m；调压井后压力钢管总长约 4251m，压力钢管主管直径4.1m，支管直径 2.8m，支管长度约 68m。厂区建筑物由主厂房、副厂房、主变室、尾水渠及进厂公路等组成。安装间、主机间呈“一”字形排列，安装间布置在主机间右侧。副厂房、办公楼分别布置在主机间、安装间的上游侧。主厂房总长为 81.98m，主机间建基面高程为 1238.00m，长宽高尺寸为 53.9028.5039.80m。电站装设 2 台 150MW 冲击式水轮发电机组，为目前亚洲同类机型单机容量最大，最大水头 521.7m 米，额定转速 250 转/分，额定
3、流量 36.25 立方米/秒。转子工地现场叠片组装，装配重 335 吨。发电机与变压器组合采用一台机组连接一台容量为200MVA 双卷变压器组成单元接线升压至 220kV。 施工时间：机电安装于 2010 年 3 月开始零星预埋，2012 年 3 月两台机安装全部结束。合同计划时间要求提交厂房桥机安装工作面日期为2010 年 8 月 31 日，机电安装交面日期为 2011 年 2 月 28 日，由于预埋件未能及时到货及土建施工影响，厂房桥机实际交面时间推迟了四个月，机电安装交面时间推迟 5 个月。加之机组安装完后，因主机厂与其分包商奥地利公司在水轮机喷嘴配套管路及传感器方面技术衔接脱接，进行重
4、新设计安装管路，加上等待厂家提供传感器的时间长达两个月，2012年 3 月，首台才正常发电。 2、电站基本参数 2.1 水轮机 型号：CJ1085XL350/629.0；转轮节圆直径：3500 mm；转轮最大直径：4383 mm； 喷嘴数：6；水斗数：21；额定水头：471 m；额定功率：153.5 MW；最大功率：168.85 MW； 额定流量 36.25 m3/s；额定转速：250 r/min；水轮机总重：524 t。 2.2 发电机 型号：SF15024/7210;额定容量：176.47 (MVA);额定电压：15.75 (kV);额定功率因数：0.85;额定转速：250 (r/min)
5、;飞逸转速：480 (r/min);飞轮力矩：7500 (tm2);制动方式：电气制动和机械制动;转子起吊重：335t。 2.3 调速器 型号：WCT6/66.3；结构型式：机、电分柜，模块化结构。 2.4 进水球阀 型号：QF522-WY-230；直径：2300(mm)；操作油压：6.3 MPa；本体重量：120t。 3 发电机下导轴承甩油问题 第一台水轮发电机组首次启动后，水轮发电机上机架、下机架、水机轴承座的振动值及机组各部导轴承处主轴的摆度值均在允许范围之内，无任何超标现象，各轴承轴瓦温度平稳，无突变现象，但唯独下导轴承油位信号装置发出报警信号，显示下导轴承油位过低，考虑到当时油温及瓦
6、温无异常，因此并未立刻采停机措施，机组继续运行，开机后，连续运行到 96 分钟时，发生下导轴承大量溢油现象，即下导轴承内的润滑油，从气封盖上的吸油雾管及通气管中大量溢出，因原因不明，为避免事故扩大，立即采取了停机措施。 4 分析溢油原因及解决方案 下导轴承结构及油循环示意如下图： 停机后，打开下导轴承气封盖对轴承内部进行检查，除发现上部挡油板有部份损坏外，其它部件均完好，上部挡油板材质为厚度仅 2mm 的胶木板，根据下导轴承结构进行分析，下导轴承润滑油在轴承内的循环方式为：下导轴承由 A、B、C、D 四个腔组成，D 腔为空腔，正常运行中油不应进入 D 腔；A 腔为冷油腔，B 腔为导轴瓦工作腔；
7、C 腔为热油腔；根据设计原理，当机组正常运行时，油的循环方式为：A 腔的冷油从下导滑转子上距底部 100mm 处均匀布置的 16 个 24mm 的进油孔进入 B 腔，对轴承瓦进行润滑和冷却后，温度升高变成热油，经与轴瓦中心高度一致的 10 个 50mm 排油孔进入 C 腔，再经油冷却器带走热量后，温度下降变成冷油，回到 A 腔，完成工作循环。按照设计意图，油不应进入 D腔，为什么会发生油进入 D 腔后从通气管中溢出的现象呢？分析其原因应该是单位时间内从 A 腔进入 B 腔的油量超过了从 B 腔回到 C 腔的油量，导致 B 腔油位逐步上升，通过上部挡油板与滑转子间的间隙进入 D 腔，当从 B 腔
8、进入 D 腔油量和从 B 腔回到 C 腔的油量二者之和仍小于 A 腔进入 B 腔的油量时，导致 B 腔被油充满，压力升高，直至将上部挡油板冲破，润滑油相继进入到与 D 腔相连的通气管中，因而发生从气封盖上的吸油雾管及通气管中大量溢出的现象。虽然从理论上分析出了溢油的原因，下一步就是如何处理并彻底解决问题，分三个步骤进行处理并验证：（1）确定处理方案： 根据前面原因分析，要解决下导溢油问题，必须采取措施使单位时间内进入 B 腔的油量与通过排油孔回到 C 腔的油量达到平衡，处理方案有两种：一、通过减少单位时间内从 A 腔进入 B 腔的油量；二、通过增加单位时间内从 B 腔回流到 C 腔的油量。但无
9、论哪种方案，在保证供排油平衡的同时，油循环流量必须满足对轴瓦的冷却要求，保证轴瓦温度在允许范围之内才行，争对这两个方案的可操作性进行比较，前者因进油孔内为 M24 的丝孔，只需用丝堵进行封堵即可，施工方便，更为可行。（2）理论计算： 需要封堵多少进油孔才能实现供排油量平衡，达到不再发生溢油的目的呢？因为单位时间内进排油量及轴承容积均难以精确计算或测量，决定采用先封堵 4 个油孔测量其溢油时间的方式，再次检测从开机到开始溢油所需的时间，通过两次测得的从开机到溢油的时间即可准确计算需要封堵的进油孔数量，方法如下： a)设运行时下导滑转子上每个进油孔单位时间内的进油量为：X 升/分钟 b)设排油孔每
10、孔单位时间内的排油量为：Y 升/分钟 c)设溢油时油位上升所需充满的容积为：V 升 d)首次开机时运行了 96 分钟开始溢油： 即 16 个孔进油时：（16X-10Y）96=V e)封堵 4 个进油孔后运行 T 分钟开始溢油：即 12 个孔进油时：（12X-10Y）T=V f)以上得出：Y/X=（12T-1696）/(10T-1096) g)计算封堵进油孔后余下工作的进油孔数为 M：M=10Y/X（个） h)需封堵的进油孔数量为 N：N=16-M（个） i) 当封堵了滑转子上的 4 个油孔后，实测得到从开机到开始溢油的精确时间为 144 分钟。即 T=144 分钟。计算得出： j)Y/X=(1
11、2144-1696)/(10144-1096)=0.4 k)封堵进油孔后余下工作的进油孔数为：M=100.4=4（个） m)需封堵的进油孔数为：N=164=12 (个) 因此，经计算得出需封堵的下导滑转子上的进油孔数量为 12 个。即只需留下 4 个进油孔工作就能实现供排油量平衡，达到不再发生溢油的目的。 （3）验证结果： 按照理论计算成果，将进油孔在试验时已封堵了 4 个的基础上，再增加了 8 个，即共封堵了 12 个进油孔，在下导滑转子上仅留下均布的 4个进油孔工作，经开机运行检验，未出现油位过低的报警信号，连续运行 24 小时，未发生溢油现象，且导轴承瓦温度正常，证明处理方案及计算结果准
12、确有效。 5 结语 玛依纳水电站为涉外项目，虽然单机容量在同类机型中目前为亚洲最大，值得自豪，但出现了发电机下导溢油问题，完全在于发电机设计计算不准确造成的，虽然问题已圆满解决，但带来的负面影响不可小视，让外方业主和监理对中方提供的设备质量产生了不信任感，在目前国内已成功投运了众多与该项目机型同类、单机容量相差不大的机组条件下，在出口国外的机组上仍出现这种质量问题是极不应该的，还望有关工作人员引以为戒，设备走出国门后，出现质量问题，要解决问题比在国内困难更大，担误时间也会很长，造成的负面影响面也更大，其质量如何？已不再局限于代表制造厂本身，而代表的是整个中国水电发电设备制造工业的质量水准了。 作者简介： 范东才（1967-） ，男，中国水电水电第十工程局有限公司机电安装分局工程师，从事水电站机电安装工作。
