赞拉水电站3G机组上导瓦温规律性变化及瓦温上升分析处理

赞拉水电站3G机组上导瓦温规律性变化及瓦温上升分析处理

江月周

阿坝水电开发有限公司

一、水电站机组上导瓦温过高的成因分析

1.1 冷却水系统冷却效果不佳

冷却水系统在水电站机组中占有重要地位，主要是为了给运行机组快速降温，但是如果冷却效果不理想，那么就直接容易造成上导瓦温过高。一方面，冷却水管路或冷却器如果出现结垢问题，或者冷却水管路存在不通畅情况，那么冷却水异常情况会使得运行机组中的热油形成的热量无法顺利通过冷却器被带走，这样会使得油温以及瓦温等都出现大幅度上升变化。另一方面，如果技术供水压力存在不足情况，使得冷却水具有比较小的流量与压力，那么也会直接对冷却的效果产生影响，最终也会引起瓦温过高情况。

1.2 上导油槽润滑油存在质量问题

上导油槽在机组构成中也占有重要地位，油槽之内的润滑油本身如果存在质量问题，那么也会造成上导瓦温质量问题，具体体现如下：

（1）润滑油流动性及润滑效果。在导瓦或轴瓦运行阶段，润滑油在其中发挥着重要作用，除了润滑作用，还兼有散热功能。在机组旋转期间，轴和轴瓦之间会因为润滑油的存在而生成一层油膜，这样使它们之间摩擦从固体摩擦向液体摩擦方向进行转变，摩擦力大大减小，这样会极大减少二者摩擦生成的热量。与此同时，摩擦生成的一部分热量会通过润滑油循环运动而被带出去，保证轴瓦温度可以控制在限值范围之内，但是如果润滑油本身流动性与润滑性不好，那么就容易造成上导瓦温过高。

（2）上导瓦浸油高度本身需要满足机组的实际运行需求，油位需要控制在一定范围内，油位过低或过高的情况，都会对上导瓦的热传导过程带来不利影响，进而会使得上导油槽之内的油温和者上导瓦温都相应出现升高变化。

（3）在机组运行期间，润滑油牌号也要满足使用规定和要求。不同转速机组一般会使用不同牌号的润滑油，如果油牌号不符合规定要求，那么润滑油黏度也会有所不同，相应形成的油膜厚度也会有所不同，如摩擦力大大增加，使得运行中形成的热量也会持续增多，进而使得上导轴瓦温度持续升高。

（4）油质会极大影响瓦温。水冷却器如果存在漏水问题，那么水则会进入到润滑油中，进而润滑油会出现乳化变化，这不仅会促进润滑油的氧化变化，同样会增加油的腐蚀性与酸性。如果润滑油之内出现了杂质与灰尘，那么也会使得润滑油出现劣化变化，呢入会因为异常润滑油而使得油膜形成不充分和瓦面润滑油流动不畅通，这些情况存在都会极大增加瓦面摩擦力，同时也使得润滑油流动无法及时带走润滑油的热量，进而使得瓦温出现升高的变化。

1.3 上导瓦自身质量问题

在机组运行阶段，如果上导瓦自身出现质量问题，那么也可能会使得上导瓦温出现升高的情况。一方面，上导轴瓦如果出现凸点或鼓包，或者瓦面存在磨损、研磨不充分等情况，它们都会使得瓦面的局部部位出现受力过大情况，这样也会使得瓦温出现偏高变化。另一方面，机组在运行阶段中，上导瓦和轴的接触点（面）如果比较少，那么也会使得上导瓦出现温度过高变化。

1.4 机组运行可靠性问题

在水电站机组运行阶段，相应可靠性问题也是造成上导瓦温升高变化的一个重要问题，具体体现如下：

（1）机组运行中的摆度、振动同瓦安装的质量之间具有紧密联系。对机组运行而言，摆度、振动等主要受到水力、机械以及电磁这三个方面因素影响。如果相应值本身比较大，上导瓦所能够达到的最大摆度一旦比瓦安装间隙更大，那么会使得上导瓦承受的载荷不断增加或者受力不均匀问题。与此同时，由于主轴涉及到比较大的摆度，润滑油形成的油膜会在很大程度上受到破坏，这时候的散热量会出现不足问题，进而使得上导瓦温出现快速上升变化，尤其是可能会在短时间之内上升到报警值。在保持正常工况下，机组如果维持良好振动摆度，那么上导瓦温不会出现异常上升变化情况。

（2）轴瓦间隙如果存在不均匀调整问题，那么会使得局部上导瓦出现受力过大问题，进而也会使得轴瓦的温度出现偏高情况。

1.5 其他影响因素

除了上述问题外，机组同心圆也会对机组摆度产生直接影响，进而会极大影响推力瓦的瓦温。无论是水轮机轴或发电机轴存在的不同心问题，或者轴与推力头，镜板和轴之间存在的不同心问题，都会使得机组运行阶段的上导瓦温出现过高情况；在水电站运行中涉及到许多类型的传感器，其中测温电阻是对温度进行测定的一种电阻类型，其性能如果伴有可靠性差和不稳定情况，那么会使得温度信号出现误报情况，这也会使得相应瓦温出现过高的变化情况。

二、赞拉水电站3G机组上导瓦温变化及上升分析处理

2.1赞拉水电站3G机组概述

赞拉水电站3G机组单机容量为20MW，立式混流水轮发电机组，水轮机型号为 HLJF1808-LJ-180.93，发电机型号SF20-14/3250 ，重庆水轮机厂生产。机组上导、下导瓦为分块巴氏合金瓦，分别为八块，径向支撑为楔子板结构。水导为巴氏合金筒式瓦。

赞拉3G机组在2023年01月15日B级检修后，从2023年3月中下旬开始，机组运行时瓦温呈正弦波行变化，每天瓦温最低点在早晨10:00-11:00，最高点在22:00-23:00。

2.2赞拉水电站3G机组上导瓦温变化及上升分析处理

通过上位机查询机组瓦温曲线，分别对春厂坝、赞拉、木坡三站同一时段机组瓦温分析，三站所有机组瓦温均呈正弦波变化，从而得出瓦温呈正弦波变化并非只是赞拉电站3G机组。

图1   春厂坝1号机组温度

图2  赞拉3G机组温度

（一）、机组轴承瓦温呈正弦波变化与环境温度变化相关。

上面图1、图2中红色线条表示瓦温，蓝色表示技术供水温度，根据上面两张图分析，机组瓦温曲线跟技术供水水温曲线变化趋势一致，早上10点左右最低，11点到12点左右开始上升，到晚上23点左右达到峰值，现场运行人员实际测量技术供水进口水温，早上10点左右最低约11℃，之后11点开始缓慢上升，晚上23点左右达到峰值14℃，然后缓慢降低。由此得出，机组瓦温变化与环境温度变化相关，属于正常变化。

（二）、瓦温异常上升情况分析及处理。

3G机组从投运到2022年12月B级检修期间，出现4次上导下半部分磨损修复情况，经过B级检修期间测量数据分析，造成瓦面下半部分磨损原因为楔子板两面平行度不够，均为上厚下薄，最大差值达到0.9mm，导致上导瓦面下部主要受力，对下部瓦面造成磨损，经过4次瓦面修复后，目前上导瓦上厚下薄，用游标卡尺粗略测量，上下相差约0.2mm。

3G机组B级检修时，将上导瓦架和抗重块返厂加工，切削上导瓦架抗重块满足垂直度要求，另重新加工平行度满足要求的楔子板，新的楔子板与原上导瓦配合后与主轴形成上部瓦面与主轴间隙小，下部瓦面与主轴间隙大，主要受力点在轴瓦上半部分。

2023年5月31日00:00-00:37上导轴瓦T6温度从55℃上升至59.6℃，上导X、Y向摆度值从150um降至118um，00:40停机，停机过程中上导瓦温最高上升至61.2℃。

          图3  赞拉3G机组上导瓦温及摆渡

图3赞拉电站上导瓦温及摆渡，彩色曲线表示瓦温变化，灰色曲线表示上导轴承摆渡变化。机组瓦温上升同时伴随着摆渡减小。

机组停机后维护人员对机组轴承油位、测温电阻、温度端子及模块等一系列检查，未发现异常，申请开机后，机组运行稳定，上导瓦温T6在44-51℃运行，摆渡150-160um。

根据上述机组运行情况，再结合上导瓦存在受力不均的情况分析：机组运行过程中，瓦上部分受到向外的推力后，伴随着瓦下半部分向主轴方向翘。随着机组运行，上导瓦受力不均不断摆动，引起偶发性导瓦卡阻，导轴承间隙变小瓦温升高。机组停机时不均衡的作用力将使导瓦回到原来位置，停机后再开机瓦温将恢复正常。

综上分析，如果3G机组在运行过程中出现上导轴承间隙减小低于150um且持续减小，瓦温一直持续上升至60℃，运行人员需降负荷机组停机，待1至2小时瓦温降低，检查无异常后，可以开机观察运行。下一步在有长期停机机会或检修时，将上导瓦送加工厂按弧度浇筑、车削保证上导瓦与主轴接触面满足要求。