广东省水电集团有限公司 广东 523000
摘要：分析致使下导油槽冷却器换热管损坏原因，并介绍了防止冷却器损坏的改造方法
关键词：马堵山水电站；下导油槽；冷却器；损坏；改造
1 前言
1.1概况
马堵山电厂水轮发电机组为立轴混流式水轮机，由SF96-42/10000三相半伞式水轮发电机，与HLA773a-LJ-430水型水轮机直接联接组成，机组额定容量 Ps=112.94/96MVA/MW，额定转速nr：142.9r/min ，总装机容量为288MW。机组下机架均为钢板焊接结构,推力轴承与下导轴承都设于发电机下机架中心体内，合用一个油槽。推力轴承由推力头、镜板、推力瓦、弹性油箱、接触式油挡、挡油筒、油冷却器等组成。
1.2机组下导、推力油槽冷却器工作原理及要求
油槽润滑油为L-TSA46汽轮机油，采用内部自循环冷却方式。轴承瓦温控制过程为下图：
轴承温度油冷却器进水最高温度为30℃，冷却水量为每小时150立方米. 油槽内润滑油的油量为11立方米。油槽上部装有梳齿式密封,下部装有挡油管，有效防止油槽油雾溢出。同时根据机组设备运行工况设计，以及设备安全使用要求，在机组运行过程中，轴瓦温度监控系统设定，推力轴承瓦的温度不得高于55℃，下导轴承瓦温度不超过70℃，润滑油油温不得超过50℃，信号温度计的警报温度要调整在较其稳定温度时高出5℃，停机温度要高出10℃。
镜板为润滑油提供循环动力，在机组正常运行时其额定转速Nr：142.9r/min、镜板内径D1：1.7m、外径D2：2.7m，镜板离心泵流量计算如下：
按图5-40试验数据查得压头系数
根据工况选取润滑油的比重
2 故障现象及原因分析
2.1故障现象
某台机组在运行过程中，监控系统发其下导、推力油槽油混水报警信号，且油槽油位不断上升，经确认为油槽冷却器管换热管损坏，致使冷却水涌入油槽内部。检查中发现，8个冷却器中有2个隔油挡板被撕裂成两部分，并产生180度变形。
2.2故障原因分析
当润滑油经镜板离心力甩出，具有一定流速经过上层冷却器完成一次热交换后，继而与下层冷却器完成二次热交换，润滑油进入图1循环区域1内.由于区域1空间内出油空间只有12块推力之间间隙，远小于进油面积，润滑油在此空间内由于受过油面积限制，产生紊流，将对冷却器挡油板产生一个向上推力。挡油板自身材质强度不够使其并使之在某部位发生曲折变形，同时机组长时间运行，使挡油板变形部位长期处于受力状态，久而久之发生金属疲劳并破裂，破裂后挡油板向上弯曲，破裂部分因受到镜板泵离心力作用，被润滑油不断击打，继而产生更大幅度形变。最终敲击冷却器换热管导致其破裂。如下图2所示：
因破裂部位在图1中所示的“区域1”上方，距离镜板较近，而润滑油流速约为20.45m/s。这无疑对其产生了一个冲击力，此力继而作用在冷却器换热管上，由于挡油板在破裂部位有棱角，会对换热管产生切割作用，同时镜板离心泵有8个出油孔，当机组运行相对于同一点，在镜板运行一周时，将8个相同大小、方向的力作用在其上，使得挡油板破裂后产生（图2）的形变后。挡油板破裂形成（图2）的形变后意味着在这种情况下，机组旋转一周将对换热管撞击8次，而为保证热交换效率，冷却器为板式换热器，换热管管为紫铜?19/ ?17较薄的铜管，而机组额定转速nr：142.9r/min，这种工况下导致换热铜管极易破裂。
3 改造方案确定及实施
3.1改造方案确定
冷却器换热管破裂损坏，因润滑油在图1所示的区域1内产生紊流，对其隔层挡油板有一个向上的推力，同时挡油板因设计未对其进行加固处理所引起的，因此只要对其挡油板进行固定处理，就可避免冷却器类似损坏事件的发生，同时还可进一步优化下导、油槽润滑油循环结构。
对其以及油槽内部结构，经研究决定采用以固定挡油板的方式，为每个冷却器增加4个角铁固定支架，以加强其抗拉伸强度。方案如下图3所示：
3.2改造方案的实施步骤
经研究确定采用以固定挡油板的方式后，按照以下步骤实施了改造。
1）将3＃机组停机并退出备用；
2）检查记录油槽油位；
3）将油槽内的油通过排油管、油泵，排至油库；
4）拆开下导、推力油槽密封侧板；
5）根据油槽内部结构及冷却器现场布置情况，量取固定支架高度；
6）将固定支架焊接在油槽内部，挡油板采用螺栓固定。
7）将破裂的铜管使用铜焊焊接，并按规范进行打压试验，试验合格后， 回装下导、推力油槽密封侧板，并将油位加至正常油位。
4 结束语
完成机组下导、推力油槽冷却器技术改造后机组运行稳定，下导轴瓦与推力瓦运行温度正常，监控系统检测效果正常，油槽油位未出现上升。在运行一段时间后对其进行现场检查，8块挡油板均未发生形变，这证明此改造是成功的，达到预计目标。
参考文献：
[1]刘云.水轮发电机故障处理与检修[M].中国水利水电出版社.
[2]马堵山水电站水轮发电机技术手册[R].
[3]马堵山水电站水轮发电机安装使用说明书[R].
论文作者:周业权
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/9
标签：冷却器论文; 推力论文; 机组论文; 油槽论文; 润滑油论文; 对其论文; 水轮发电机论文; 《防护工程》2018年第5期论文;