长洲水利枢纽机组润滑油系统的问题分析及处理

1概述

水电属于清洁能源，可再生、无污染，为了保证机组安全稳定运行、降低运行成本、改善运行人员的工作条件，目前几乎所有水电站均设计为远方控制少人职守的运行方式。随着低水头径流式水电站的开发，灯泡贯流式机组凭借其投资低、安装工期短、检修方便等优势越来越被广泛应用。但灯泡贯流式机组的主体为卧式布置的方式，其轴承润滑系统相比立式机组更为复杂，确保润滑油系统的自动控制就显得更为突出。

广西长洲水利枢纽位于珠江流域西江水系干流浔江下游河段，其坝址座落在梧州市上游12km处的长洲岛端部，是一座以发电为主，兼有航运、灌溉和养殖等综合利用效益的大型水利枢纽。枢纽工程布置15台灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量42MW，总装机容量为630MW。水轮发电机组设备分别由天津阿尔斯通水电设备有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司冻芝水电设备(杭州)有限公司联合体和东方电机股份有限公司生产制造。

2轴承润滑油系统管路与设备布置方式及自动控制特点

水轮发电机组水导瓦、发导瓦和正反推力瓦所用润滑油系统均采用外循环方式，通过设置在副厂房的油冷却器进行热量交换。润滑油系统由低位油箱、循环油泵、油冷却器、油过滤器、高位油箱、阀门管路及相关自动化元件等组成，其循环流程为：低位油箱一循环油泵一油过滤器一油冷却器一高位油箱一机组供油总管一各轴承供油支管至各轴承一各轴承回油管一低位油箱润滑油系统在机组各轴承的供油上设有压力开关、在各轴承的回油管上设有流量开关，通过这些自动化元件输出的开关量使润滑油系统参与机组开机回路、机组事故停机回路以及事故报警回路，起到保护机组安全运行的目的。高位油箱内设有浮子开关，用以控制循环油泵的起停，使高位油箱的油位在设计范围内。其控制方式根据机组运行状态分两种：①机组开机时，润滑油系统根据开机令，开启轴承进油总管电动阀同时循环油泵启动保证高位油箱油位。此时油循环油泵为一用一备，当油位降至设计给定油位时，备用泵启动并至正常油位备用泵方停止。②机组停机备用时，循环油泵将自动起停补充因渗漏而损失的润滑油，保证高位油箱维护油位正常，满足机组开机的要求，减小开机等待时间，提高机组开机成功率。

3调试过程中遇到的故障及分析处理

3．1润滑油循环油泵备用泵频繁启动

首台机组运行时，发现高位油箱油位会缓慢下降，备用泵启动次数较为频繁，经全面检查未发现有渗漏现象。后经反复观察发现此现象只在机组运行时会出现，并且在机组运行时进油管压力明显下降。笔者分析认为润滑油系统油平衡是在机组停机状态下进行的，由于润滑油的粘度较高，大轴在旋转时带动油的流动形成“水泵效应”，造成润滑油流量增加。

机组停机后，重新调节供油阀开度。具体方法为：先将机组供油管上的供油阀在原开度基础上关闭约15％，观测高位油箱油位上升情况，当油位上升至溢油管时缓慢开启供油阀，当保证溢油管流量约为DN25管油流量时调节完成，此时回油管流量开关流量显示正常，机组进油管压力开关压力显示无明显变化。机组启动后，发现溢流管流量减小，但还是有约DN15管油流量溢出，观测瓦温无变化，流量开关显示无变化，进油管压力开关显示与调节前一致。长洲水利枢纽电站后续机组均按此方法修改，再未出现过备用泵频繁启动现象。

3．2流量开关误动作造成停机

机组润滑油所用流量开关为热扩散流量开关，其优点是测量精度不会随油温变化而变化，但由于其灵敏度高，在润滑油波动时容易造成测量精度不准确。首台机组首次手动开机时，机组事故停机保护全部投入。机组启动时，突然发出水导润滑油流量中断停机令而事故停机。停机后检查机组润滑油系统无异常情况，在机组停机状态下，进行油循环试验流量开关显示正确，输出信号正确。继续开机，笔者在现场观测流量开关动作情况，机组开机约一分钟后，推力轴承发出流量中断停机令，事故停机。根据现场观测发现，当机组刚刚旋转时流量开关显示流量明显小于开机前的流量。经分析认为当机组旋转时，轴承用油量瞬问增大，而进口油管阀门开度已经确定。这样必然导致回油管瞬间供油量小于排油量，从而造成回油管润滑油瞬间流量减小，而发出流量中断停机令。流量开关灵敏度很高，根据流量开关安装位置可以推断流量开关无法准确测量出真实流量。解决方案有两种：

(1)更改现场流量开关安装位置以确保安装流量开关位置处管路油量为满管油，机组开机时流量减小但不会发出流量中断停机令。

(2)修改厂家PLC控制程序。对润滑油流量中断立即发出停机令进行修改，即在进油管压力正常的情况下，当润滑油回油管流量中断信号出现一定时间后方发出停机令。此种方案可避免在机组启动瞬间造成流量波动而停机。根据现场实际情况，上述两种方案中第二种方案更为简单实效，因此采取第二种方案进行处理。杨应武：长洲水利枢纽机组润滑油系统的问题分析及处理主机、自动化、监控厂家和业主、监理工程师一致同意安装单位提出的方案，并确定将流量中断事故停机信号更改为：①当在进油管压力正常情况下，某润滑油管路回油管流量信号连续中断12S后发停机令；②当进油管压力低和流量中断同时发出信号时，不受流量中断延时控制的限制，立即发停机令。后续机组在无水调试时均按此方法进行修改，效果良好。

3．3润滑油进油管频繁报出低报警信号

机组运行过程中，各轴承进油管压力显控器低报警频繁致使中控室监控盘出现刷屏显现，检查轴承温度及油管路流量正常。根据现场情况分析，认为设计压力显控器安装位置不合理。设计要求压力显控器安装在进管型座上竖井口平直管路上(安装高程8．75m)，主要目的是便于巡视观测。由图1可知，润滑油进油管路布置方式为从上竖井进人孔垂直引向大轴顶部(高程为1.23m)，然后再引向各部轴承。根据前文分析，机组在运行时润滑油流量将有所增加，主要原因为机组大轴旋转对润滑油形成“水泵效应”，此时进油管处的流速也将增加，满足流量的需求。根据伯努利方程：P+pgz+（1/2)×2=C可知，此时同一测点处的压力会降低。压力低报警是由于管路中油压低至零界位置造成的，因此将压力显控器安装在大轴上方进油管平直段处即可解决此问题。机组72h完成后，对压力显控器安装位置进行了更改，机组运行时压力值为0.25～0.42bar符合要求。

4结语

本文根据长洲水利枢纽工程灯泡贯流式机组为例，阐述了灯泡贯流式机组轴承润滑油系统的布置情况和自动控制特点，并就调试过程中遇到的故障进行分析，简要介绍处理方法，实践证明效果良好，可供同行参考借鉴。