浅析某水电站机组水导轴承烧损甩负荷事故原因

浅析某 水电站机组水导轴承烧损甩负荷事故原因

陈克文

国家能源集团贵州电力有限公司红枫水力发电厂 贵州清镇 551400

摘要： 对一起某小型水电站#3机水导轴承烧损导致机组甩负荷事故的原因进行分析，通过上位机发出的水机信号和现场设备原因查找，找出水导轴承烧损的主要原因，经过抢修工作进一步证实原因分析的正确性，并提出防范措施，为类似机组技术供水方式的水电站提供借鉴。

关键词：水导轴承；滤水器；示流器；锈蚀；润滑水

前言

某水电站三台18MW混流立轴式机组，其水导轴承均为筒式橡胶瓦结构，机组技术供水采用集中自流减压供水方式，每台机组从其引水钢管取水，通过主供水液压阀(3201)，经过滤，供给上导、下导及水导轴承，运行中的水导轴承对润滑水水质要求高，且不能缺水运行，在机组运行过程中，若出现水导润滑水源中断，则启动事故停机流程，保护橡胶水导轴承不被烧毁。为提高水导润滑水的水质和供水的可靠性，水导技术供水设计为主供润滑水和备用润滑水两根管道，水导主供润滑水先经过大滤水器再经过小滤水器才供给水导轴承进行冷却和润滑，正常时投入主供润滑水，当开机流程启动后主供润滑水无法投入或运行中出现中断，延时50s后自动投入备用润滑水(见该电站部分水系统图)。

（一）事故经过

事故发生前三台机组并网发电运行正常，#1机有功负荷15MW，无功负荷4.01MVar；#2机有功负荷16MW，无功负荷4.0MVar；#3号机有功负荷15MW，无功负荷4.0MVar运行正常。

2016年7月16日11时58分，监控系统上位机发“#3机投备用润滑水失败”信号，同时“#3机润滑水中断”事故流程启动#3机事故停机流程,跳#3机断路器事故停机，机组过速140%落快速闸门、事故配压阀动作、调速器急停动作，发电机保护盘发“水机事故联跳”、“励磁开关联跳”信号。经电站和检修部对机组润滑水系统、示流器和监控系统等检查处理正常后，于16日16：15分试开该机组并网发电正常。机组运行至17日8时00分，运行人员巡视检查发现该机组水导润滑水示流器报警黄灯亮，联系调度于8：05分将#3机解列停机。

（二）事故原因分析与处理

该电站备用润滑水取自该机组技术供水联通管，距离#3机水导轴承约11m，采用普通2寸钢管埋设连接，由于备用润滑水投入使用机会很少，在11m长的2吋管道内长期形成死水（定期切换清洗不到位），管道内壁锈蚀、结垢等引起沉渣堆积，时间越长积累越多，导致备用水管道内的锈水集中注入水导轴承内，引起水导轴承橡胶瓦面磨损，光洁度遭到破坏。在机组的连续运行过程中，由于水导瓦面光洁度已遭到了破坏，橡胶水导瓦的抗磨能力减弱，引起瓦面橡胶不断磨损，加之水导瓦下端挡水环限制，磨损的橡胶颗粒堆积在水导瓦下的周向沟槽内不能及时排出，越集越多，随着运行时间的增加，导致水导轴承润滑水无法循环，水导润滑水出现有水压无水流动的情况，示流器判断润滑水中断，上位机发“润滑水中断”、“投备用水失败”信号，水机保护动作，导致运行中的#3机组甩负荷停机。在机组甩满负荷过程中，机组转速急剧升高，工况恶化，加之水导瓦与大轴间润滑水不流动，导致水导瓦面严重烧损。

7月13日，10时30分该电站开#3机，上位机给发电令，执行发电流程，提起主供水流程启动，但主供水投入不成功，延时约50s，提备用润滑水流程启动，提起备用润滑水，机组启动并网成功发电运行。经对计算机监控回路、自动化元件进行模拟检查，发现#3机主供水未提起原因是主供水电磁阀有动作不到位现象，经更换主供水电磁阀后进行模拟动作正常，于19时57投主供水发电运行。

#3机运行至7月16日11时58分因“水导润滑水中断”“备用水投入失败”甩负荷，水导瓦已经受不同程度磨损，运行期间因各部振摆装置数据无明显变化，经对自动化元件清洗和调整示流器的动作灵敏性正常后，于7月16日16时15分并网发电，机组满负荷运行至7月17日8时05分，发现摆度大幅度增加，经过更换示流器，发现示流器信号灯在额定水压情况下无信号指示，加装水导顶盖排水阀通水试验，有水流出，判明水导排水被堵塞，经该发电厂检修部对水导排水沟检查，发现水导瓦烧损的残留物堵塞瓦沟。经分析，#3机水导瓦可能已烧坏，需紧急拆出水导瓦进行检查抢修，拆除检查发现水导瓦确已烧坏。后经过30多小时连续抢修，于19日13时20分联系调度开该机组空转试运正常，13时34分并网带满负荷运行正常。

事故教训与总结

3.1日常检查维护不到位，#3机备用润滑水小滤水器及管道内锈蚀沉渣堆积，未定期切换将污水排掉，是造成本次事故导火线。

3.2运行人员专业技能水平低，缺乏责任心，对主供水电磁阀动作不到位，开机运行后对主供水未投入原因未汇报未分析，在机组并网发电运行过程中，运行值班人员运行监视不到位，对运行数据分析不力，不能及时发现机组各部温度升高、水导轴承摆度增大，未向值班负责人汇报，最终引发机组甩负荷过速事故，加剧水导轴承的磨损，是造成本次事故次要原因。

3.3设计缺陷，对水质要求高的水冷润滑式橡胶水导轴承的技术供水管道，不应该为普通钢管，应设计为不锈钢管或PE管。备用润滑水管道虽然投入的机会很少，但其设计的安全性不应忽视，需要考虑其设计的合理性、安全性，同时应按规定做好日常维护检查工作，方能保证其安全、可靠运行。

3.4电站运行人员与维护人员，应加强业务技能的学习，提高业务技能水平，认真做好电站运行设备各项数据的监视，发现异常能做出正确的判断和处理，防止事故发生。

说明：

1.本电站机组技术供水采用集中自流减压供水方式。

2.每台机组从引水钢管取水，经过滤，通过供水总阀(201)及机组联通阀(211)供给各用户。钢管压力为0.6MPa。

3.冷却系统的各排水阀经常应处于常开状态。

4.a.机组开机前，先提起1DCF主供水电磁阀，且流量开关达到整定值(发出信号)，则具备开机条件。

b.若流量开关低于整定值，报警，不能开机。

c.机组停机时，落下1DCF主供水电磁阀至全关位置，发出信号。机组运行中，若流量开关低于整定值,机组会报警、事故停机。图中的数字为阀门各编号。

参考文献

1. 范寿孝,杨聃,武中德,王森,霍新新.水轮发电机导轴承间隙和预负荷对性能的影响[J].大电机技术,2021(01):59-63.
   [2]高剑英,范雪凝.渔子溪电站技术供水系统运行方式研究[J].科技创新导报,2015,12(32):5-6+9.

陈克文（1987-)，男，助理工程师，主要从事水电厂机电设备检修、维护、安全管理等方面工作。