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摘 要：文章就某大型抽水蓄能电站机组在运行过程中存在水导甩油为例，根据可逆式机组水导轴承结构对其甩油原因进行分析，并提出处理方案。
关键词：可逆式机组;水导甩油;原因
中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）05-088-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.042
某大型抽水蓄能电站安装有6台单机容量300MW的混流可逆式机组。水轮机水导为稀油润滑、巴氏合金的筒式水导轴承，为满足发电和抽水两种工况不同旋转方向油循环的要求，设置有两个方向的进油口。主要有以下部件：瓦盖、轴承瓦、瓦支撑架、旋转油盘、毕托管、油冷却器等。
1 故障简述
某电站由于投产时间长、机组启停频繁、运行环境恶劣，6台机组水导普遍存在甩油情况，其中4号机甩油情况较为严重。2020年12月23日2：30，在抽水稳态出现水导油位低报警，在线补油15mm，报警复归后，3：58在抽水稳态运行时又出现水導油位低报警，在线补油15mm，报警复归。后续在加强水导油位监测时，发现每次运行任务后都需补油5mm～10mm左右，甩油量较大[1]。
2 甩油的危害
如果在机组运行时甩油严重，油位降低，水导的冷却效果下降，将导致水导瓦温上升，甚至会引起烧瓦跳机，破坏电网系统的安全稳定状态;另外，水导油甩出油盆会污染水质，破坏生态环境，不利于安全环保。
3 水导甩油原因分析
由于该电站在停机状态下油位并未下降，基本可以排除旋转油盆底部及组合缝等渗漏油的可能。根据机组停机时对水导轴承的检查，初步判断水导甩油的原因是由于密封损坏。根据图纸可分析密封可能渗漏油点有两处：
漏油点A：主轴与水导轴承上油盆端盖连接处有一道梳齿密封，如图1所示，在机组运行时，主轴与轴瓦之间的水导油在离心力作用下向上甩油，产生的油雾从密封缝隙中逸出。此种甩油可以在保护法兰护罩和控制环上看到明显且均匀的油渍，如图2所示。根据现场情况及运行经验，此处漏油量较少，不是漏油的主要原因。
漏油点B：旋转油盆是转动部件，而水导轴瓦架是静止的，所以在两部件之间设置有一道密封。某电站的旋转油盆处密封形式是接触式密封，如图3所示。密封环固定在轴瓦架上，为固定部件，接触式密封背后设置有弹簧片，保证密封能紧密把合。当机组在高速旋转过程中，旋转油盆由于油流不均衡，会产生大量的油雾、油珠;由于水导轴承的工作环境较为恶劣，且该接触式密封材质为非金属复合材料，在摩擦过程中会磨损，水导油质很有可能会受到污染。密封长时间与旋转油盆摩擦，会磨损密封，当磨损量达到一定值后，无法起到密封效果，水导油会甩出;另外，弹簧片在长久工作后，可能会发生卡涩或断裂，造成密封环无法复归，导致密封效果不严。
综上所述，根据安装结构和现场检查发现，旋转油盆与其接触的密封环磨损都很严重，且已超磨安装余量1mm。该电站甩油的主要原因就是旋转油盆与水导瓦架之间的接触式密封磨损严重，接触式密封后弹簧片卡涩、断裂，导致密封不严造成甩油现象。
4 改进与处理
该电站水导轴承的密封为接触式密封，这种密封齿沿圆周为多等分结构，每瓣均能与轴形成径向跟踪，因此在水导轴承旋转时，可以自动跟踪实现无间隙运行，实现无油雾冒出效果。相比而言，接触式密封是一种较好的选择，但存在诸多缺点，如容易磨损，污染油质等;当磨损量超过安装余量、大轴摆度大时，会导致水导甩油;或者弹簧片卡涩时，无法完全做到径向跟踪，会使水导密封不严。处理办法：定期对水导油质进行检查，并及时过滤和更换水导油;检查接触式密封磨损程度，弹簧片是否存在卡涩或损坏断裂，并定期调整更换;更换接触式密封圈形式，在接触式密封上端加装一圈密封软刷，保证在接触式密封磨损后，能增强其密封效果，如图4所示。在安装密封时，调整减少其密封磨损余量，根据计算降低其弹簧片的弹簧力，降低其磨损量。
图4 新型密封圈
目前，国内较为普遍的两种水导结构形式，一种是旋转油盆式，另一种是静止整体式。该电站设计之初，采用的是装有旋转油盆的水导轴承，此种水导形式采用毕托管，以伯努利原理为其工作原理，目前国内应用还较为广泛，但其缺点也很明显，其水导漏油量比较严重，易造成成本上升、资源浪费、水质污染。静止整体式水导轴承，其缺点是占地面积较大，需要外加循环油泵对水导油进行循环冷却。但是因为其为静止整体式，不需要考虑水导转动部分与固定部分的密封问题，所以漏油少。两种结构相比较，整体来说静止式水导轴承更好，建议在设计之初或有条件进行改造的单位，更换为静止整体式水导轴承，以便实现以后的检修维护，促进系统安全稳定运行。
5 结语
旋转油盆设计在国内比较普遍，但是其甩油情况还是不容乐观。随着对绿色环保的要求越来越高，消除水导甩油的任务刻不容缓，文章为水导甩油原因分析及处理提供了一些经验，以便为其他旋转油盆式的水导甩油事故处理提供参考。
参考文献
[1] 李浩良，孙华平.抽水蓄能电站运行与管理[M].杭州：浙江大学出版社，2013.
关键词：可逆式机组;水导甩油;原因
中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）05-088-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.042
某大型抽水蓄能电站安装有6台单机容量300MW的混流可逆式机组。水轮机水导为稀油润滑、巴氏合金的筒式水导轴承，为满足发电和抽水两种工况不同旋转方向油循环的要求，设置有两个方向的进油口。主要有以下部件：瓦盖、轴承瓦、瓦支撑架、旋转油盘、毕托管、油冷却器等。
1 故障简述
某电站由于投产时间长、机组启停频繁、运行环境恶劣，6台机组水导普遍存在甩油情况，其中4号机甩油情况较为严重。2020年12月23日2：30，在抽水稳态出现水导油位低报警，在线补油15mm，报警复归后，3：58在抽水稳态运行时又出现水導油位低报警，在线补油15mm，报警复归。后续在加强水导油位监测时，发现每次运行任务后都需补油5mm～10mm左右，甩油量较大[1]。
2 甩油的危害
如果在机组运行时甩油严重，油位降低，水导的冷却效果下降，将导致水导瓦温上升，甚至会引起烧瓦跳机，破坏电网系统的安全稳定状态;另外，水导油甩出油盆会污染水质，破坏生态环境，不利于安全环保。
3 水导甩油原因分析
由于该电站在停机状态下油位并未下降，基本可以排除旋转油盆底部及组合缝等渗漏油的可能。根据机组停机时对水导轴承的检查，初步判断水导甩油的原因是由于密封损坏。根据图纸可分析密封可能渗漏油点有两处：
漏油点A：主轴与水导轴承上油盆端盖连接处有一道梳齿密封，如图1所示，在机组运行时，主轴与轴瓦之间的水导油在离心力作用下向上甩油，产生的油雾从密封缝隙中逸出。此种甩油可以在保护法兰护罩和控制环上看到明显且均匀的油渍，如图2所示。根据现场情况及运行经验，此处漏油量较少，不是漏油的主要原因。
漏油点B：旋转油盆是转动部件，而水导轴瓦架是静止的，所以在两部件之间设置有一道密封。某电站的旋转油盆处密封形式是接触式密封，如图3所示。密封环固定在轴瓦架上，为固定部件，接触式密封背后设置有弹簧片，保证密封能紧密把合。当机组在高速旋转过程中，旋转油盆由于油流不均衡，会产生大量的油雾、油珠;由于水导轴承的工作环境较为恶劣，且该接触式密封材质为非金属复合材料，在摩擦过程中会磨损，水导油质很有可能会受到污染。密封长时间与旋转油盆摩擦，会磨损密封，当磨损量达到一定值后，无法起到密封效果，水导油会甩出;另外，弹簧片在长久工作后，可能会发生卡涩或断裂，造成密封环无法复归，导致密封效果不严。
综上所述，根据安装结构和现场检查发现，旋转油盆与其接触的密封环磨损都很严重，且已超磨安装余量1mm。该电站甩油的主要原因就是旋转油盆与水导瓦架之间的接触式密封磨损严重，接触式密封后弹簧片卡涩、断裂，导致密封不严造成甩油现象。
4 改进与处理
该电站水导轴承的密封为接触式密封，这种密封齿沿圆周为多等分结构，每瓣均能与轴形成径向跟踪，因此在水导轴承旋转时，可以自动跟踪实现无间隙运行，实现无油雾冒出效果。相比而言，接触式密封是一种较好的选择，但存在诸多缺点，如容易磨损，污染油质等;当磨损量超过安装余量、大轴摆度大时，会导致水导甩油;或者弹簧片卡涩时，无法完全做到径向跟踪，会使水导密封不严。处理办法：定期对水导油质进行检查，并及时过滤和更换水导油;检查接触式密封磨损程度，弹簧片是否存在卡涩或损坏断裂，并定期调整更换;更换接触式密封圈形式，在接触式密封上端加装一圈密封软刷，保证在接触式密封磨损后，能增强其密封效果，如图4所示。在安装密封时，调整减少其密封磨损余量，根据计算降低其弹簧片的弹簧力，降低其磨损量。
图4 新型密封圈
目前，国内较为普遍的两种水导结构形式，一种是旋转油盆式，另一种是静止整体式。该电站设计之初，采用的是装有旋转油盆的水导轴承，此种水导形式采用毕托管，以伯努利原理为其工作原理，目前国内应用还较为广泛，但其缺点也很明显，其水导漏油量比较严重，易造成成本上升、资源浪费、水质污染。静止整体式水导轴承，其缺点是占地面积较大，需要外加循环油泵对水导油进行循环冷却。但是因为其为静止整体式，不需要考虑水导转动部分与固定部分的密封问题，所以漏油少。两种结构相比较，整体来说静止式水导轴承更好，建议在设计之初或有条件进行改造的单位，更换为静止整体式水导轴承，以便实现以后的检修维护，促进系统安全稳定运行。
5 结语
旋转油盆设计在国内比较普遍，但是其甩油情况还是不容乐观。随着对绿色环保的要求越来越高，消除水导甩油的任务刻不容缓，文章为水导甩油原因分析及处理提供了一些经验，以便为其他旋转油盆式的水导甩油事故处理提供参考。
参考文献
[1] 李浩良，孙华平.抽水蓄能电站运行与管理[M].杭州：浙江大学出版社，2013.