灯泡贯流式机组常见故障及处理措施

灯泡贯流式机组常见故障及处理措施
摘要：灯泡贯流式机组是水力发电中一种应用较广的机组，因其具备导叶、
桨叶双调节功能，通常安装于低水头径流式水电站。

本文将以灯泡贯流式机组的
常见典型故障问题为例，总结目前灯泡贯流式机组的技术现状，以实际案例分析
故障问题，提出针对性的维护措施。

关键词：灯泡贯流式机组；典型案例；故障检修；
引言：如今在我国各地建设的水电站中广泛应用贯流式机组，尤其是灯泡贯
流式机组获得了迅速发展。

但灯泡贯流式机组在实际运行中往往会发生一些机械
故障问题，如主轴密封、导水机构漏水、及受油器浮动瓦漏油等，接下来本人将
结合以往自身工作实践，对灯泡贯流式机组常见故障的检修维护进行简单的分析。

1．灯泡贯流式机组技术现状
灯泡贯流式机组是贯流发电机组家族中最重要的一员，一般情况下，它与发
电机同轴连接，由于水轮机转速较低，而发电机尺寸较大，所以外壳形成灯泡状。

这种机组的发电机组安装在密封的、外形酷似灯泡壳体，水轮机安装在灯泡的插
口处，因此称这种机组为灯泡贯流式水轮机组。

灯泡贯流式机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机主轴与水轮机转轮水平连接，以预埋于混凝土中的金属管型座为安装支撑点，上游连接发电机及冷却锥，下游连接导水机构及转轮等水轮机部件；以发电
机吊入孔流道盖板、导水机构内、外导流环和转轮室构成过水流道。

水流经流道
以轴对称流过转轮叶片，之后经直锥形尾水管流向下游。

在管型座上游连接的轴
承支座上安装组合轴承，内装正、反推力轴承、发导轴承等；在管型座下游连接
的内配水环上安装水导轴承，构成托起机组大轴的支撑点。

灯泡贯流式机组能够
保持水流通畅，水力效率比较高，有较大的单位流量和较高的单位转速，在同一
水头，同一出力下，发电机与水轮机尺寸都较小，从而降低厂房环境要求，减少
土建工程量。

虽然具备如上技术优势，但是灯泡贯流式机组美中不足之处，就是
发电机组安装在水下密闭的灯泡体内，给电机的通风冷却、密封、轴承的布置和
运行检修带来困难，一定程度上加大了故障检修难度和工作量。

2灯泡贯流式机组故障案例分析及其处理
2.1案例问题及原因分析
案件一：2015年5月17日，广西柳州某灯泡贯流式水电厂2号机组在正常
停机的过程中，导水叶接力器反馈显示全关，8号导叶剪断销信号显示断开，机
组1#高顶继续投入，监控显示机组还有15%转速，维护人员紧急落尾水检修闸门，运行人员手动投入刹车。

机组停下来后，检修维护人员对导水机构进行全面检查，发现8号刚性连杆的M42调整螺栓头断裂，相邻的7号、9号弹簧连杆均无动作，初步判断为8号导水叶卡阻造成刚性连杆调整螺栓头断裂。

经分析在8号导水叶
拐臂上挂2T手拉葫芦往关方向拉紧，不能拉动；后加一个2T手拉葫芦保护后，
往开方向拉8号导水叶拐臂，当听到吧的一声响后，导水叶可以往开方向拉动。

稍微松开往开方向拉的葫芦，拉紧往关方向的葫芦，发现8号导水叶可以往关方
向关闭了，把8号导水叶拉到全关位置后，按原来安装时刚性连杆的长度装上备
用的刚性连杆，因洪水即将到来，机组需要开机避免弃水，未能进流道进一步检查。

洪水过后，2号机组按停机流程走，机组未能停下，停机流程超时退出，下
尾水检修闸门停机。

后申请工作票开流道门进入流道内检查，发现导水机构7-8、8-9、9-10三条立面间隙开度有100多毫米未关到位，而外部的刚性连杆和弹簧
连杆均无异常。

进一步检查后，发现8号、9号导水叶轴头扭转了15°左右，原
来全关时的连杆长度已不能使8号、9号导叶全关。

案件二：2018年3月12日，青海某灯泡贯流式水电厂运行人员发现3号机
组漏油箱油泵、压力油泵启动频繁，压油泵有异响并报软起故障信号。

通过对3
号机组调速器操作系统和机组润滑油系统进行检查，未发现两系统油量有增加或
减少现象，各自动化元件工作正常无漏油。

查看3号机组漏油箱油泵及压力油泵
启动规律，发现3号机组在热备停机状态时，漏油箱油泵及压力油泵启动次数与
其它两台机组无太多差异，只有在机组运行时油泵启动次数才明显增多，因此判
断为转动部件内部串油，漏油量增大，重点关注受油器的运转情况，检查受油器
的振动值、温度等。

发现3号机组受油器振动值和温度与其它两台机组差异不大，
只是3号机组受油器的渗漏排油管温度升高，因此初步判断为受油器A、B、C浮
动瓦的密封效果不佳，桨叶开关腔内部窜油加大，造成桨叶调速器频繁动作。

案件三：2016年5月20日，江西吉安某灯泡贯流式水电厂7号机组水轮机
主轴密封甩水严重，检修人员对7号机组主轴密封进行临时检修，查找主轴密封
大量甩水原因，通过检查后发现第三层填充盘根磨损严重，比正常长度短了40
公分（正常长度：5055mm），沿旋转方向，盘根纤维接头散开成倒转状态；第四
层填充盘根挤压严重，轴向盘根由19.05mm挤压为12.00mm左右，主轴密封盘根
压环外侧Φ4密封条偏压严重，部分密封条已压扁。

平面密封板与背面托板平齐，未按设计要求贴靠平面环，不能很好受水压贴靠主轴抗磨环止水。

根据检查情况
判断主轴平面密封未能按照设计安装，导致主轴密封润滑水不能压紧橡胶密封止水，流道反水进入主轴密封；填充盘根密封未按照主轴旋转方向布置盘根接口；
密封盘根压环外侧Φ4密封条偏压严重，导致压环外侧无法止水，直接渗漏到管
型座内导环内。

2.2检修措施
以上述维修项目及原则为依据，对本次案例中发生的问题及分析原因，认为：
案件一：一般的处理方法只能是更换新的导水叶，而要更换新导水叶遇到两
个难题：一是电厂没有备品，采购加工新导水叶需要不短的时间；二是更换新导
水叶需要把导水机构吊出，而要吊出导水机构的工作量等于把机组全拆了吊出来，比机组A级检修的工作量还大，机组刚投产两年多，这样的处理方式对电厂来说
损失是巨大的，三是年度洪水到来，不管是为安全渡汛考虑，还是为电厂发电效
益考虑，都需要尽快把2号机组开起来。

经过与厂家咨询及现场探伤的结果，决
定拔出8号、9号的四方形传动锥键，先在流道内把8号，9号导水叶顶到全关
位置，然后按设计要求调好连杆的长度连到拐臂与调速环上，最后在8号、9号
导水叶轴头与拐臂之间轴向各钻两个Φ36mm的孔（180°对称分布），铰孔后打
入Φ36*120圆柱销，作为代替四方形锥键作为传动使用。

经过以上处理，使机
组在不大修更换导叶的情况下消除了导叶轴头扭转的故障，保证了机组的安全运行，为电厂节约了维修成本，创造了发电效益。

案件二：受油器检修时，测量受油器浮动瓦最大间隙为0.25mm，均超过设计间隙，且受油器三个浮动瓦的接触面有磨损情况，浮动瓦各密封圈完好未破损，因此判断不是因受油器浮动瓦密封圈破损造成的漏油增大，可能是发电机短轴摆度过大或其他原因导致漏油变大；经过盘车检查发电机短轴位于浮动瓦处成椭圆形型，直径最大偏差0.15mm，盘车测得短轴最大摆度值达到0.35mm（技术规范要求短轴摆度在0.1mm之内），更换发电机短轴并重新调整短轴摆度（调整后摆度值最大为0.07mm），更换密封圈后回装，机组受油器运行正常，调速器桨叶动作正常。

案例三:机组主轴密封检修要严格按照技术规范、检修工艺开展，在安装主轴密封平面密封时，要按照密封橡胶λ环靠近平面止水板，并使用塞尺检查一圈，应贴合到位，密封环导流润滑水方向应按照机组旋转方向的布置。

安装填充盘根时，采用石墨高分子材料盘根，并在制作盘根接头时应切割成45°以上角度斜口进行对接，按照主轴旋转方向顺向布置盘根接头，盘根填充时层与层之间接口位置至少偏离90°以上方位角依次安装盘根，在安装四层盘根后安装主轴盘根润滑水导流铜环。

再安装四层盘根，用排水压环进行均匀压紧，压紧时用钢板尺监测四周压缩尺寸，确保填充盘根压缩量均匀，排水压环四周间隙均匀。

机组运行后，主轴密封运行正常。

结束语：
灯泡贯流式机组在我国电力行业广泛应用，为了充分发挥技术优势保证机组正常运行，需要对机组出现的故障及检修处理的每一步都要予以重视，针对一些典型故障缺陷要按照技术规范实施正确的检修。

做好灯泡贯流式机组机械设备维护和管理，对保障水电站长远发展和安全稳定运行有着重要意义。

参考文献：
[1]灯泡贯流式水轮发电机组检修规范GB/T35709-2017
[2]游赞培 .灯泡贯流式水电站[J].中国水利水电出版社 2009
[3]刘云.水轮发电机故障处理与检修[J].中国水利水电出版社 2009
[4] 刘国选. 灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修[J].中国水利水电出版社 2006。