洪國標（biāo），程漢橋
（葛洲壩水力發電（diàn）廠，湖北宜昌443002）
關鍵詞：推力軸承（chéng）；油冷卻器；泄漏；水輪發電機；葛洲壩水電廠
摘 要：葛洲壩水電廠水輪發電機推力軸承油（yóu）冷（lěng）卻器存在著漏（lòu）油現（xiàn）象，對機（jī）組的安全生產造成極大（dà）的威脅（xié）。經分析其原因是：運行條件惡（è）劣，泥沙磨損，冷卻銅管在安裝時有劃傷或刺破處，冷卻管彎曲處有應力集中，管路老化以及停機時冷（lěng）卻管內有（yǒu）負壓現象等。針對上（shàng）述原因，在檢修中更換了老化的管路，裝配時（shí）采取保護措施防止銅管被劃（huá）傷，安裝時嚴禁碰撞油冷卻器，進行打（dǎ）壓試驗及早發現泄漏處並及時處理，同時在停機時斷水前先關（guān）閉冷卻（què）器所有進出水閥門，通水時先打開進水閥通水再（zài）打開排水閥以防（fáng）止管路產生負壓。這（zhè）樣就可以確保推力軸承油冷卻器運行安（ān）全。並建議安裝油混水（shuǐ）動態監測裝置，以監測冷卻器的運（yùn）行狀況。
推力軸承油冷卻器是水輪發電機的重（chóng）要部（bù）件之一，其（qí）作用是：軸承摩擦熱（rè）通過與（yǔ）冷卻器之間的熱交換，建立（lì）熱（rè）動態平衡，使軸瓦溫度穩定在（zài）正常運行的範圍。目前，葛洲壩水電廠機組推力軸承大部（bù）分由鎢金瓦更換成了氟塑料瓦，取消了水（shuǐ）冷瓦結構，因此，推力軸瓦的瓦（wǎ）麵溫度、瓦體溫（wēn）度及推力油槽的油（yóu）溫主要靠油冷卻器進行（háng）散熱。保（bǎo）證油冷卻器的（de）正常工作成為保證推力瓦和機組正常運行的關鍵環節。
葛洲壩大江（jiāng）電廠從1986年7月投產（chǎn），1988年11月竣工交接（jiē）至今（jīn）已有（yǒu）10多年了，目前設備都存在不同程度的老化現象。特別是1997年以來推（tuī）力軸承油（yóu）冷卻（què）係統頻頻出現了泄（xiè）漏事故，對機組的安全生產造成極大的威脅。鑒於推（tuī）力軸承油冷卻係統在整個機組運行中的重要地位，有必（bì）要研究油冷卻係統漏油故障的形成機理、預防以及故障發生後的處理方法。
1 推（tuī）力（lì）軸承油冷卻器結構（gòu）及泄漏現象
葛洲壩水電廠使用的推力（lì）軸（zhóu）承（chéng）冷（lěng）卻方式是內（nèi）循環水（shuǐ）冷式，通過推力（lì）軸承油冷卻器的熱交換來（lái）實現軸承的冷卻。冷卻器主要由端蓋、冷卻器體、紫銅管、管夾和支架等組成(見（jiàn）圖1)。端蓋上有冷卻水進出水管連接環管的法蘭盤，水箱被分（fèn）為（wéi）3個腔，采用耐油橡膠與冷卻器體密封，紫銅管管頭與承管板采用脹管工藝方式連接，並同進出水管構成水的通路。每台機組（zǔ）有18個油冷卻器，采用先3個串聯，然後6個再並聯在進出環管上(見圖2)。油冷（lěng）卻器浸在油槽的透平油中，內通冷卻水，熱油的熱量通過銅管傳遞給冷（lěng）卻水，然後由冷卻水將熱量帶走。
.gif)
.gif)
2 推力軸承油冷卻器泄漏原因
2.1 內泄漏
(1)惡劣的運行條件。首先，油冷卻器銅（tóng）管內（nèi）部為冷卻水，外部為（wéi）熱透平油，一般情況下，冷卻水取水（shuǐ）口水溫為4℃，而透平油的溫度為35℃左右，油冷卻器銅管長期運行在內外壁幾十（shí）度的溫差下。其次，在長江（jiāng）主（zhǔ）汛期，江水（shuǐ）中泥沙含量（liàng）劇增，為了防止管路堵塞，每個運行班次都要進行正反向供水倒換（huàn），根據油冷（lěng）卻器（qì）的串並聯結構正反向供水（shuǐ）倒換（huàn）將造成管路內外溫度發生較大的（de）變化。隨著機組的開（kāi）機、停機以及季節的更換，也會導致管（guǎn）路內外部溫度發生變化。
(2)應力問（wèn）題。推力軸承油冷卻器的冷卻管為（wéi）銅管，采用冷彎加工而成，在彎曲處存在殘餘（yú）應力，同時，在溫（wēn）度作用下的脹縮會造成管路彎曲（qǔ）處的應（yīng）力集中。銅管的管頭是通過機械脹（zhàng）連工藝連結到承管板上的，脹連工藝（yì）會造成連接處的殘餘應力（lì），並且在一定的溫度梯度下（xià）會產生（shēng）較大的熱應力，在連接處的局部範圍，造成應力集中。正反向供水倒換、水壓的（de）波動（dòng）以及內外壁溫度差的變化都會造成管路中的應力發生周期性的變化，造成管路的疲勞破壞。
(3)泥沙的磨（mó）損及江水的腐蝕。隨著環（huán）境的（de）破壞，江水中（zhōng）泥沙和（hé）腐蝕物的含量較高，在運（yùn）行過程中，本就硬度不高的銅（tóng）管路會有不同（tóng）程度（dù）的磨損（sǔn），如12號機大修時發現，在5個泄漏的（de）油冷（lěng）卻器中共有8根銅（tóng）管破裂，破裂的銅管均鏽蝕磨損嚴重，有斑狀脫落，銅管內徑從22 mm鏽蝕磨損為23.5 mm。
(4)負壓現象。推力（lì）軸承油冷卻器的冷卻水（shuǐ）取水口在上遊（yóu），依靠水位（wèi）差供水。機組在停機（jī）斷水時，環管內出現負壓現象。雖然油槽內的油壓不（bú）高，但在外部負壓狀態下，會產生較大的壓力差，導致油冷卻器銅管管頭（tóu）處脹口。
(5)結構不夠合（hé）理。推力油槽內的（de）分油板為厚3 mm的鐵板，鐵板沒有進行倒角處理（lǐ），有（yǒu）鋒利的棱角，在油冷卻（què）器回裝過程中，棱角極易刺破油冷卻器側麵處的銅管，或使被（bèi）刺處的管壁變薄或產生劃痕，在力的作用下，劃傷處（chù）會導致管路破裂。
(6)管路的老化。一般（bān）情況（kuàng）下，銅管的使用壽命為8～10年，而葛洲壩水電廠機組使用年限Z短（duǎn）的21號機也已經運行了12年，Z長的8號機甚至（zhì）已經運行了14年，材（cái）料已經老（lǎo）化，不能滿（mǎn）足熱負荷和機械負荷的要（yào）求。
2.2 外（wài）泄（xiè）漏
油冷卻器（qì）體（tǐ）和承管板在長期運行後，發（fā）生嚴（yán）重的鏽蝕，同時，3個（gè）水腔的橡膠密封也已經老化，易導致水腔之間串水。
3 推力軸承油冷卻器泄漏的判斷和處理
3.1 泄漏的判斷（duàn）
當機（jī）組油位過高時，可能是油（yóu）冷卻器泄漏導致了油槽進水或者加油閥未關（guān）嚴（或損壞），必須對故障進（jìn）行準確的判（pàn）斷。①在機（jī）組運行狀態下從油槽油窗觀看油質是否渾濁乳化；②在停機狀態打開排油閥，放出部分冷卻（què）油，如果油中有水（水的比重比油大，靜止狀態時處於油槽（cáo）底部），可以確（què）認為（wéi）油冷卻器漏油（yóu）；③拆開一段環管（guǎn），如果管內水中有漂浮油層，判斷為油冷卻器漏油。
確認出油冷卻器存（cún）在漏油的故障後，要進一步分析出具體漏油的冷卻（què）器。通過以下的方法可以（yǐ）判斷出是哪個冷（lěng）卻器漏油：①環管分兩路供排水，通過（guò）分段檢查判斷發生漏油的油路（拆開冷卻水環管與母管的連（lián）結（jié）法蘭，有油的一路（lù）漏油）；②拆除所有的連結管，觀察一段時間，油冷卻（què）器端蓋法蘭有油滲出的油冷卻器漏油。
3.2 泄漏的處理
發生泄漏采取的維護方法有：①在搶修時，如果泄漏的部位不多，可采用小頭為22.5mm，錐度為1∶20且長度適宜的銅銷堵死泄漏銅管兩端脹口，報（bào）廢該銅管回路來阻止泄漏；②對於（yú）泄漏部位較多的（de）機組，說明油冷卻器已經嚴重（chóng）老化，在小修和大修期間，更換油冷卻器；③對（duì）串水的油冷卻器，應急的方法是拆開端蓋，換新橡膠墊，要根（gēn）治串水，應更（gèng）換油冷卻器。
4 油冷卻器泄漏的預防措施（shī）
油冷（lěng）卻器是機組的重要組成部分，其泄漏可直接導致推力瓦的損傷和燒瓦，降低（dī）散熱性能，造成嚴重事故和重大損失。為了維持機組的安全運（yùn）行，在實踐中總結出（chū）下麵幾條預防油冷卻器泄（xiè）漏的措施。
(1)對於油冷卻（què）器銅管、橡膠密封等嚴重老化和鋼體鏽蝕嚴重的，要在機組大修和擴修時，對油（yóu）冷卻器進行逐台更換，以徹底解除安全（quán）隱（yǐn）患。
(2)為防止出現負壓泄漏，在機組停（tíng）機斷水前，先（xiān）關閉所有進出水閥門；通水時（shí），要（yào）先打開進（jìn）水閥通水，Z後打開排水閥。
(3)為了防止油冷卻器回裝時側麵銅（tóng）管被劃傷刺破，要逐台對分油板進行（háng）倒角、倒銳，或者將分油板改為環（huán）氧板，或（huò）在油（yóu）冷（lěng）卻器側麵加裝保護鐵板。
(4)在油（yóu）冷卻器回裝前，必須按規定充水打壓，在水壓為 0.4 MPa，保壓至少30 min無泄漏（lòu）方可進行回（huí）裝。
(5)油冷卻（què）器回裝時嚴禁碰撞，回裝後先對油槽充滿（mǎn）油，觀察 24 h，在確認無泄漏，油位正常後回裝環管和連接管。
(6)建議安裝可靠性高的油混水動態監測裝置，以檢（jiǎn）測和顯示水輪發（fā）電機組油係統中混入水的含量，並在（zài）一定限量範圍內自動發出報警信號，確保機組的（de）運行安全。
