胶粘剂在水电站高压油气系统中的应用

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一、电站概况

冯家山二级水电站装机容量1×2000kW,水轮机采用HL220-WJ-84型,设计水头46.6m,调速器配套为YT-1000型。YT-1000型调速器油压装置额定工作压力为1.8~2.5Mpa,油压装置压力油罐总容积180L,其中正常油容积(到油标油面线)为63L。正常运行时该站调速器工作状态设定为自动液动状态,压力油罐自动补气,调速器工作油压整定在1.85~2.3MPa之间,压力油罐中油气比例为三分之一透平油,三分之二的压缩空气。调速器油泵每小时工作3~4次,进行自动补气打油,维持调速器油压装置工作压力在额定压力范围内及压力油罐中油气比。

二、故障现象

2001年在机组的运行过程中,发现压力油罐油气比达不到工作要求,油标中充满油,看不到油面,油泵电机启动频繁,大约每5分钟调速器油泵工作一次。经检查为调速器油压装置压力油罐油标上部封堵工艺丝缝漏油,漏油量约1ml/h,同时漏油处积聚少许气泡,伴随渗油不断有新的气泡从漏油点冒出,说明破坏点除漏油外还伴随漏气现象,漏油漏气使压力油罐气多油少,油气比达不到工作要求。由于压缩空气在压力油罐中起储能稳压的作用,压缩空气比例偏少,将导致压力油罐中油压下降太快。该故障的后果有:第一,会使油泵电机启动频繁,影响油泵和油泵电机的寿命。(大约每5分钟油压装置将自动补气一次)。第二,将危及电站安全。如果在运行中遇到机组突然甩全负荷,调速器用油量加大,压缩空气量不足导致的油压下降太快,调速功不足,调速器主接力器无法使导水机构完全关闭,造成机组过速。对于这个漏油漏气问题,考虑只是工艺缝渗漏,且漏油量不大,故决定采用胶粘的方法处理。曾尝试了多种方案,经过多次失败的尝试之后,最终选用适合的胶粘剂并改进粘结工艺解决了问题。随后在冯家山一级站检修中发现该站立式机组开机顶子操作用手动高压油泵向制动器注油管路系统中,一管道连接处,在顶转子过程中渗油,使开机顶转子时间延长。该套油压系统中顶转子时手动高压油泵工作压力为8MPa,采用同样的胶粘剂和粘结工艺对渗漏点进行处理,也起到了良好的止漏效果。

三、胶粘剂种类性能特点

使用方法和注意事项

1.胶粘剂种类

目前市场上的高强度胶粘剂种类较多,其中具有耐油特性的胶粘剂品种有:单管高分子胶,双管胶302、AB、504等品种。但产品说明书中都没有关于粘接强度方面的介绍,以常见的302胶粘剂(改性丙烯酸脂胶粘剂)性能特点及使用方法说明如下。

2.性能特点

改性丙烯酸酯胶是以甲基丙烯酸酯类为主体原料,经先进工艺合成的双组份(A、B)反应型结构胶粘剂,具有以下特点:使用方便,不需严格计量,可进行油面粘接,室温快速固化,粘接强度高,耐酸碱、油介质好,耐高低温,耐老化性能好。、本品可用于钢、铁、铝、钛、ABS、PVC、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、水泥、陶瓷、木材等同种或异种材料之间的粘接(雪花铁、紫铜、聚烯烃粘接较差),主要应用于汽车、摩托车、机械、化工管道、贮罐、木材家具、灯具铭牌、玩具、日用杂品、家用电器等制造、安装及修理。

3.使用方法

(1)将粘合面的油污擦掉,使其干燥。

(2)按A、B重量比1:1用涂胶片混合,3分钟内涂胶(室温),指压下粘接,5~10分钟定位,30分钟达到最高强度的50%,24h后达最高强度。

(3)充分固化需24h。在-60~100℃可以使用。

4.注意事项

(1)胶液有丙烯氨酸气体,使用时注意通风防火。

(2)本品因固化时放出大量的热,胶液不宜一次混合过多。

(3)勿让儿童接触,不可入口。

(4)胶帽不得盖错,以免变质失效,低温通风隔离火种贮存。

四、故障处理过程

1.胶粘剂的选择及应用

首次采用单管高分子胶粘剂,高分子胶是一种粘接能力较强的胶,可用于金属、皮革、木材、及合成材料等同种或异种材料之间的粘接,具有抗油污能力。其施工工艺要求粘接结合面处理干净后,刮毛,涂以高分子胶,经72h凝固后达最高强度。按高分子胶工艺要求,将油标上部渗油处刮毛处理,清除杂质,涂以高分子胶,上覆盖经刮毛处理,结合面干净的铝板。胶凝固后,在调速器压力油罐中重新充气打油,运行过程中发现当压力到1.5MPa时,铝板与油标结合缝便开始渗油,漏气,用手挠胶结面上覆盖铝板,铝板脱落,胶结面破坏。压力油罐油压不能达到工作要求,说明高分子胶抗油污能力差,强度不够,不适合高压油污条件下材料的粘接。再次选用抗油污能力强,粘接强度高的双管胶302,胶结面处理方法及施工工艺同上。等胶按要求凝固后,调速器油压装置在投运过程中发现当压力超过1.85MPa时,仍有少许气泡从铝板一处边角溢出,渗油量明显减少,铝板粘接牢固,但压力油罐油气比仍达不到要求,调速器油泵电机工作频繁,调速器不断进行自动补气,对机组安全运行不利。

2.胶粘工艺

清除覆盖在胶结面上的铝板,发现铝板与油标结合面涂胶层存在气泡孔洞和裂隙。在胶接过程中也发现双管胶在混合过程中A、B两胶反应产生微量气体,气体在压块下不能排出,固结过程中在粘合面形成孔洞,当压力油罐压力上升时在孔洞处产生应力集中而引起胶结合面的破坏。

分析上述原因,决定在胶接面上不覆盖铝板,直接用胶涂在胶接面。

为了提高涂胶层厚度,防止胶液流淌,在油标上部用白板纸做一个纸模,将胶注入纸模内,胶层厚度约5mm,并用细针在胶注入纸模2分钟内刺破反应产生的气泡。经过48h胶固结后,重新给调速器油压装置补气打油,压力油罐压力整定在1.85~2.25MPa范围内,起动机组,运行过程中调速器油压装置工作压力稳定,压力油罐油气比符合规范要求,调速器工作正常。

3.处理效果

2001年处理成功后,经过2年的运行,原漏油漏气处一直完好不再漏油漏气。2003年6月,在生产运行中将调速器油压装置压力油罐工作压力调高到2.5MPa,油标原漏油漏气处仍完好,调速器工作油压及压力油罐油气比正常。

五、结论

应用胶粘剂可以成功处理水电站高压油气系统的漏油漏气问题。将这个成功经验应用于冯家山一级站立式机组顶转子手动操作高压油管路系统漏油问题处理上,也得到了很好的止漏效果。