吴志峰
（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司 湖南省长沙市 410213）
摘要：轴承油冷却器泄漏事件对机组的安全生产造成极大的威胁，鉴于推力轴承油冷却系统在整个机组运行中的重要地位，有必要分析油冷却系统漏油故障的形成机理、预防以及故障发生后的处理方法。
关键词：水电厂；轴承油冷却器；原因分析；预防措施
引言
某水电厂首台机组于2013年2月投产，至2019年运行已经将近7年。2018年至2019年期间推力轴承油冷却系统不同程度地出现了泄漏，如2018年1月22日对2号机轴承油冷却器打压试验发现#1、#2轴承油冷却器铜管破裂；2018年6月27日发现2号机#2轴承油冷却器水封出现损坏；2019年7月21日对6号机轴承油#1、#2冷却器打油压无法保压。
1轴承油冷却器结构及泄漏现象
该水电厂使用的轴承油冷却方式是内循环水冷式，通过轴承油冷却器的热交换来实现轴承的冷却。冷却器主要由端盖、冷却器体、铜管、管夹和支架等组成。端盖上有冷却水进出水管连接环管的法兰盘，采用耐油橡胶与冷却器体密封，铜管管头与承管板采用胀管工艺方式连接，并同进出水管构成水的通路。每台机组有2个油冷却器，采用并联方法。油冷却器装在机组轴承油箱上，内通冷却水，外为轴承油泵启动打压循环的透平油，热油的热量通过铜管传递给冷却水，然后由冷却水将热量带走。当油冷却器泄漏时，由于冷却水压高于油压，冷却水在压差下从泄漏处进入循环的透平油，最终进入机组组合轴承，使油质变差，以致发生乳化，导致推力瓦表面不能形成正常的润滑油膜，从而造成烧瓦事故。在启动轴承油泵而未开启轴承油冷却水电动阀时由于单边受压作用，油箱中的冷却油从泄漏处进入铜环管流走，引起油箱油位降低，严重时会导致机组轴承油箱缺油报警。
2 推力轴承油冷却器泄漏原因分析
2.1 内泄漏
（1）恶劣的运行条件。首先，油冷却器铜管内部为冷却水，外部为热透平油，一般情况下，冷却水取水口水温为4℃，而透平油的温度为35℃左右，油冷却器铜管长期运行在内外壁几十度的温差下。其次，随着机组的开机、停机以及季节的更换，也会导致管路内外部温度发生变化。
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（2）应力问题。轴承油冷却器的冷却管为铜管，采用冷弯加工而成，在弯曲处存在残余应力，同时，在温度作用下的胀缩会造成管路弯曲处的应力集中。铜管的管头是通过机械胀连工艺连结到承管板上的，胀连工艺会造成连接处的残余应力，并且在一定的温度梯度下会产生较大的热应力，在连接处的局部范围，造成应力集中。水压的波动以及内外壁温度差的变化都会造成管路中的应力发生周期性的变化，造成管路的疲劳破坏。
（3）泥沙的磨损及江水的腐蚀。随着环境的破坏，江水中泥沙和腐蚀物的含量较高，在运行过程中，本就硬度不高的铜管路会有不同程度的磨损。
（4）单边受压现象。机组停机备用状态，由于出现重力油箱油位低时，手动启动两台轴承油泵打油前未及时开启轴承油冷却器供水电动阀供水或在未启动轴承油泵而单独开启轴承油冷却器供水电动阀供水致使冷却器单边受压。
（5）生产工艺质量。一般情况下，铜管的使用寿命为8～10年，而某水电厂机组投产仅5年不到就出现材料已经老化，不能满足热负荷和机械负荷的要求。
2.2 外泄漏油冷却器体和承管板在长期运行后，发生严重的锈蚀，同时，法兰盘的橡胶密封也已经老化，易导致水腔之间串水。
3 推力轴承油冷却器泄漏的判断和处理
3.1 泄漏的判断
（1）当机组油位过高时，可能是油冷却器泄漏导致了油箱进水或者加油阀未关严（或损坏），必须对故障进行准确的判断。①在机组运行状态下从油槽油窗观看油质是否浑浊乳化；②在停机状态打开排油阀，放出部分冷却油，如果油中有水（水的比重比油大，静止状态时处于油槽底部），可以确认为油冷却器漏油；③拆开一段环管，如果管内水中有漂浮油层，判断为油冷却器漏油。④检查轴承油混水动态监测装置动作情况。⑤定期抄录轴承油箱油位，建立轴承油箱油位趋势分析台帐，以便跟踪油冷却器泄漏情况。
（2）确认出油冷却器存在漏油的故障后，要进一步分析出具体漏油的冷却器。通过以下的方法可以判断出是哪个冷却器漏油：①环管分两路供排水，通过分段检查判断发生漏油的油路（拆开冷却水环管与母管的连结法兰，有油的一路漏油）；②打开冷却器底部排水孔，检查冷却水中是否含油。③对油冷却器进行逐台打压试验。
3.2泄漏的处理发生泄漏采取的维护方法有：（1）在抢修时，如果泄漏的部位不多，可采用长度适宜的铜销堵死泄漏铜管两端胀口，报废该铜管回路来阻止泄漏；（2）对于泄漏部位较多的机组，说明油冷却器已经严重老化，在小修和大修期间，更换油冷却器；（3）对串水的油冷却器，应拆开端盖，换新橡胶垫。
4 油冷却器泄漏的预防措施
油冷却器是机组的重要组成部分，其泄漏可直接导致推力瓦的损伤和烧瓦，降低散热性能，造成严重事故和重大损失。为了维持机组的安全运行，在实践中总结出下面几条预防油冷却器泄漏的措施。
（1）对于油冷却器铜管、橡胶密封等严重老化和钢体锈蚀严重的，要在机组大修和扩修时，对油冷却器进行逐台更换，以彻底解除安全隐患。
（2）为防止出现单边受压泄漏，更改监控程序：在机组启动轴承油泵的同时打开打开轴承油冷却器供水电动阀供水，机组停机备用当重力油箱油位低时，只启动一台轴承油泵。
（3）为了防止油冷却器回装时侧面铜管被划伤刺破，要逐台对分油板进行倒角、倒锐，或者将分油板改为环氧板，或在油冷却器侧面加装保护铁板。
（4）在油冷却器回装前，必须按规定充水打压，在水压为0.4 MPa，保压至少30 min无泄漏方可进行回装。
（5）油冷却器回装时严禁碰撞，回装后先对轴承油箱充满油然后启动轴承油泵进行油循环，观察一段时间，确认无泄漏。
（6）安装可靠性高的油混水动态监测装置，以检测和显示水轮发电机组油系统中混入水的含量，并在一定限量范围内自动发出报警信号，确保机组的运行安全。
5 结束语
通过对水电厂轴承油冷却器漏油原因进行分析，并采取针对性的预防措施，能有效降低轴承油冷却器泄漏对机组的安全生产造成的影响，提高机组可靠性，对出现同类型问题的水电厂具有很好的借鉴意义。
作者简介：吴志峰（1982-），男，高级工程师，主要研究方向：（水电站）抽水蓄能电站运维检修管理。
论文作者:吴志峰
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/29
标签：冷却器论文; 轴承论文; 机组论文; 铜管论文; 漏油论文; 冷却水论文; 油箱论文; 《云南电业》2019年6期论文;