第二章 油系统
第一节 水电站用油种类及其作用
一、用油种类
水电站的机电设备在运行中,由于设备的特性、要求和工作条件不同,需要使用各种性能不同的油。水电厂中这些油大致可分为润滑油和绝缘油两大类。
1.润滑油
(1)润滑油(H)类。常用透平油、机械油和压缩机油三种。
1)透平油:也称汽轮机油,供机组轴承润滑和液压操作用(包括调速系统、进水阀、调压阀、液压操作阀等)。按油在50℃时的运动黏度平均值(mm2/s)分为HU-20、HU-30、HU-40、HU-45、HU-55等几种(GB25337—1981);按油在40℃时的运动黏度中心值(mm2/s)分为32、46、68、100四种(GB11120—1989),并有优等品、一等品和合格品三个等级,水电站常用32和46两种,且一般采用防锈型。
2)机械油:供电动机、水泵的轴承和起重机齿轮变速器、低水头水电站水轮发电机组齿轮增速器等使用,其抗氧化安定性较透平油差。按油在50℃时的运动黏度平均值(mm2/s)分为HJ-10、HJ-20、HJ-30、HJ-40、HJ-50等几种;按油在40℃时的运动黏度中心值(mm2/s)分为5、7、10、15、22、32、46、68、100、150十个等级(GB/T7631.1—2008)。
3)压缩机油:专供空气压缩机气缸运动部件及配气阀的润滑,并起防锈、防腐、密封和冷却作用。按油在100℃时的运动黏度平均值(mm2/s)分为HS-13、HS-19等几种,HS-13主要用于低压、中压压缩机(≤4MPa);HS-19主要用于高压、多级压缩机;按使用负荷和40℃时的运动黏度中心值(mm2/s)分为L-DAA和L-DAB两个品种,每个品种按又分为32、46、68、100、150五个牌号(GB12691—1990)。
(2)润滑脂(Z)类。润滑脂俗称黄油,是润滑油与稠化剂的膏状混合物,主要供滚动轴承和水泵填料函润滑密封用,也对机组部件起防锈作用,常用钙基、钠基和钙钠基三种。
1)钙基润滑脂:具有良好的抗水性能,使用温度不高于55～65℃,常用ZG-1、ZG-2、ZG-3、ZG-4、ZG-5五种。一般用于水泵、水轮机等容易与水接触的滚动轴承或止水填料函等场合。
2)钠基润滑脂:没有抗水性能,遇水会溶化分解而失去润滑性能,使用温度较高,一般不超过110～120℃,常用ZN-2、ZN-3、ZN-4三种。一般用于不易掺入水分的场合,如发电机和电动机的滚动轴承。
3)钙钠基润滑脂:有抗水性和耐热性,工作温度80～100℃,但不适合于低温环境,常用ZGN-1和ZGN-2两种。一般用于小电动机、发电机及其他高温轴承等场合。
水电站在安装检修时,常用二硫化钼润滑剂,它是一种银灰色或浅黑色粉末,有滑腻感,具有良好的润滑性,不溶于水、油、脂和醇,适用于高温、高负荷机械。
2.绝缘油
(1)变压器油:供油浸式变压器及电流、电压互感器用,作为它们的高、低压绕组和铁芯间的绝缘介质。有DB-10、DB-25和DB-45三种型号,符号后面的数值表示油的凝固点(℃)(负值)。
(2)断路器油:供油断路器用,常用DU-45号,符号后面的数值表示油的凝固点(℃)(负值)。在我国南方,也可采用同牌号的变压器油。
(3)电缆油:供充油电缆用,有DL-35、DL-110、DL-220和DL-330四种,符号后面的数值表示以kV计的耐压值。
在水电站中,机械油、压缩机油、润滑脂及电缆油的用量较少,透平油和变压器油的用量最大,少则几十吨,多则上千吨,故需设置透平油系统和绝缘油系统。
二、油的作用
1.透平油
透平油在设备中的作用主要是润滑、散热和液压操作。
(1)润滑作用:透平油在轴承内或其他做相对滑动的运动部件之间形成油膜,以润滑油内的液体摩擦代替零部件间的干摩擦,从而减轻设备的磨损和发热,延长设备的使用寿命,保证设备的功能和安全。
(2)散热作用:运行设备的机械运动和润滑油内部分子间的摩擦会将大部分消耗转变为热量,通过润滑油的对流作用,把热量传递给油冷却器中的冷却水带走,或经油盆器壁直接散发出去,使油和设备的温度不致超过规定值,从而保证设备的安全经济运行。
(3)液压操作:作为传递能量(压能)的工作介质进行设备的液压操作,如调速系统、进水阀、调压阀、液压阀等,均可利用高压透平油来操作。
2.绝缘油
绝缘油在设备中的作用主要是绝缘、散热和消弧。
(1)绝缘作用:绝缘油的绝缘强度比空气大得多,用绝缘油作绝缘介质可缩小电气设备的尺寸,提高设备的可靠性。同时,绝缘油对于浸在油中的绝缘材料(如棉纤维)起保护作用,不使其潮湿和氧化。
(2)散热作用:变压器运行时因线圈通过电流而产生热量,绝缘油吸收这些热量,并在温差作用下通过对流把热量传递给冷却器(水冷式)或散热片(自冷式、风冷式),使热量散发出去,从而避免温升过高而损坏线圈绝缘,确保变压器的功能和安全。
(3)消弧作用:当油断路器切断负荷时,在触点间会产生电弧,电弧温度很高,如果不及时将热量传出,使之冷却,弧道分子的高温电离就会迅速扩展,电弧也会持续发生,可能烧毁设备,还可能造成电力系统振荡,引起过电压,击穿用电设备。油在电弧作用下发生分解会吸收大量的热,并且会产生活泼的消弧气体氢(约70%),氢会快速逸出或直接钻进弧柱地带,将弧道冷却,限制弧道分子离子化,使电弧熄灭,避免设备被电弧烧毁。油分解后的碳化成分会沉积在油中,使油逐渐劣化。