水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油現(xiàn)象的分析與處理

李晨晨

【摘要】在我國的發(fā)電行業(yè)中，主要以火力發(fā)電為主，但也存在有其它的發(fā)電方式，如水利發(fā)電、核能發(fā)電等等，這些新型的發(fā)電方式不僅可以減少污染，且發(fā)電效果較好，電量產(chǎn)出高，國家對這樣的發(fā)電方式也極其提暢，并出臺相關(guān)政策進(jìn)行引導(dǎo)。我國地域遼闊，江河資源豐富，海岸線較長，非常適合于發(fā)展水利發(fā)電，在水利發(fā)電中，水輪機(jī)是不可缺少的動力機(jī)械，屬于流體機(jī)械的范疇，它可將水體流動的動能及位能等經(jīng)一系列的轉(zhuǎn)換而成為電能。在水輪機(jī)運(yùn)行過程中，水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆易發(fā)生甩油的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生多種不利影響。因此本文針對水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的分析，并提出了針對性的處理方法，希望能為相關(guān)的實(shí)踐操作提供參考。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)；水導(dǎo)軸承；回轉(zhuǎn)油盆；甩油現(xiàn)象；分析處理

水力發(fā)電主要是將江河湖海中水的位能經(jīng)過水輪機(jī)轉(zhuǎn)化成為水輪機(jī)的動能，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。也就是說從某種意義上來說，水力發(fā)電就是將水的位能轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化成電能的一個過程。水輪機(jī)在水力發(fā)電的整個過程中起著非常重要的銜接作用，也是發(fā)電機(jī)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性因素。水輪機(jī)屬于流體機(jī)械的一種，我國在公元前一百年左右就已經(jīng)出現(xiàn)了類似于現(xiàn)代水輪機(jī)功能的結(jié)構(gòu)，即水輪，用來灌溉及糧食加工等等，而現(xiàn)代化的發(fā)電設(shè)備水輪機(jī)則多安裝于發(fā)電站中，在水的推動下帶動發(fā)電機(jī)完成發(fā)電工作。在水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)中水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆是其重要的組成部分，其工作質(zhì)量的好壞，是否存在甩油現(xiàn)象直接影響著水輪機(jī)的使用工作效果。

1、水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油現(xiàn)象分析

以某水力發(fā)電公司安裝的25MW立軸立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組為例，其發(fā)電機(jī)為TS-410/132-16型，水輪機(jī)為HL638-LJ-200型。該機(jī)組采用自循環(huán)自冷式水導(dǎo)軸承，為筒式分半結(jié)構(gòu)。

1.1水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油可能造成的危害

在發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過程當(dāng)中，水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆一旦發(fā)生甩油現(xiàn)象，那么所造成的后果是十分嚴(yán)重的，造成的危害也是巨大的。首先，水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆出現(xiàn)甩油會使機(jī)組的油量迅速增加，多出的油會溢到發(fā)電用的水質(zhì)當(dāng)中，由于水是循環(huán)往復(fù)的使用，污染物會隨水流排放到河流中，造成水質(zhì)的污染，對生態(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞；其次，由于油盆中的油被甩出，油量減少，會使水導(dǎo)軸承的冷卻及潤滑效果都大打折扣，使得水導(dǎo)軸承的溫度整體升高，嚴(yán)重的威脅到發(fā)電機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；最后，當(dāng)油盆發(fā)生甩油現(xiàn)象后，由于軸承溫度升高等連鎖現(xiàn)象的發(fā)生可能會影響到機(jī)組運(yùn)行，此時就要加大對沒位及軸承溫度的監(jiān)視和檢察力度，對缺失的油進(jìn)行及時的補(bǔ)充，相應(yīng)的也就提高了工作人員的檢查及維護(hù)的工作量，降低了工作效率。

1.2水導(dǎo)軸承冷卻及潤滑原理

在水輪機(jī)水導(dǎo)軸承進(jìn)行冷卻和潤滑時，首先在高速回轉(zhuǎn)離心力的作用下，回轉(zhuǎn)油盆內(nèi)的油會被壓進(jìn)水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔內(nèi)，后經(jīng)水導(dǎo)軸承并對水導(dǎo)軸承實(shí)現(xiàn)潤滑與冷卻作用后來到上油盆，此時的油溫已經(jīng)升高，經(jīng)上油盆內(nèi)冷卻器的作用后，得到冷卻的油再進(jìn)入水導(dǎo)軸承瓦及大軸的間隙中從而回到回轉(zhuǎn)油盆中。經(jīng)過以上步驟的循環(huán)往復(fù)就實(shí)現(xiàn)了水導(dǎo)軸承的冷卻及潤滑。

1.3水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油的原因及情況分析

1.3.1由于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期缺乏對相關(guān)實(shí)際應(yīng)用情況的了解，因此在設(shè)計(jì)時只是依照相應(yīng)的理論知識進(jìn)行設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)油盆的高度不夠，使其在飛速轉(zhuǎn)動時透平油會甩出，水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔存在過小或位置不準(zhǔn)確等的設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致當(dāng)回轉(zhuǎn)油盆內(nèi)的油在擠入水導(dǎo)軸承油孔時發(fā)生甩油現(xiàn)象，等等。在設(shè)計(jì)初期存在設(shè)計(jì)缺陷是十分嚴(yán)重的，且設(shè)備已經(jīng)進(jìn)行了生產(chǎn)制造并投入使用，很多問題都不能再次進(jìn)行修復(fù)，只能從其它方面進(jìn)行相應(yīng)的處理來減輕或消除甩油現(xiàn)象。

1.3.2在機(jī)組運(yùn)行的過程當(dāng)，回轉(zhuǎn)油盆中的油會在高強(qiáng)離心力的推動下高速旋轉(zhuǎn)，如果托管安裝不當(dāng)那么油就無法進(jìn)行水導(dǎo)軸承，使油盆內(nèi)的油量增加，轉(zhuǎn)動中的油就會從油盆與水導(dǎo)軸承之間的迷宮處甩出。

1.3.3如果水輪機(jī)的擺幅過大，并超出一定的允許范圍，就會使油從回轉(zhuǎn)油盆和水導(dǎo)軸承之間甩出，此種原因較易測量，也容易改正。

1.3.4此外，密封結(jié)構(gòu)的尺寸及材料質(zhì)量優(yōu)劣也直接的影響著油盆的密封效果，當(dāng)密封結(jié)構(gòu)數(shù)量不足或質(zhì)量較差時，會密封效果不達(dá)標(biāo)，在回轉(zhuǎn)油盆旋轉(zhuǎn)過程中易出現(xiàn)甩油現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)油盆的強(qiáng)度及剛度不能夠滿足高速旋轉(zhuǎn)的要求，在使用過程中出現(xiàn)變形等情形，也同樣較易發(fā)生甩油現(xiàn)象。

本文中的水導(dǎo)軸承在運(yùn)行兩天后，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)油盆油位下降了3cm左右。拆掉水導(dǎo)軸承后，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)回轉(zhuǎn)油盆蓋板表面有較多的油跡，底部也懸掛有大量的油珠。這是油從回轉(zhuǎn)油盆蓋板與水導(dǎo)軸承密封處濺出、經(jīng)油盆蓋板流到回轉(zhuǎn)油盆底部所致。經(jīng)檢查分析主要是由于水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔設(shè)計(jì)存在缺陷。當(dāng)快速回轉(zhuǎn)的油經(jīng)過進(jìn)油孔時，撞擊進(jìn)油孔直角邊緣后濺到回轉(zhuǎn)油盆蓋板內(nèi)表面，再流經(jīng)密封環(huán)到回轉(zhuǎn)油盆蓋板外表面及油盆底部，造成甩油。

2、水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油處理

對水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造前進(jìn)油孔尺寸為φ22，由于進(jìn)油過快，使環(huán)境中的水分過多地進(jìn)入油盆，經(jīng)冷卻器冷卻成水，形成油水混合物，造成油位上升，影響冷卻和潤滑效果，故必須對進(jìn)油孔進(jìn)行改造。改造后的水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔主要是加裝了導(dǎo)油體，使高速回轉(zhuǎn)的油進(jìn)入進(jìn)油孔更為順暢，不致于造成油沖擊引起甩油。導(dǎo)油體材料為Q235，導(dǎo)油體與水導(dǎo)軸承采用焊接結(jié)構(gòu)，安裝時必須焊接牢固，并打磨平整，去除毛刺。進(jìn)油口加工時要用圓弧平順過渡，使進(jìn)油順暢。組裝前要清理干凈焊渣及鐵屑等雜質(zhì)，保證機(jī)組在運(yùn)行時不會因雜物進(jìn)入水導(dǎo)軸瓦而引起燒損。

進(jìn)油孔直徑應(yīng)控制在φ（20±0.10）范圍內(nèi)，若油孔過大，會由于進(jìn)油過快使環(huán)境中的水分過多地進(jìn)入油盆，經(jīng)冷卻器冷卻成水，形成油水混合物，造成油位上升，影響冷卻和潤滑效果；油孔過小，油循環(huán)的速度慢，冷卻和潤滑效果差，使水導(dǎo)軸承瓦溫升高，甚至?xí)斐梢蛲邷剡^高而燒損，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

3、結(jié)語

綜上所述，水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆甩油現(xiàn)象的產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，是種種原因共同產(chǎn)生的后果，如果水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆出現(xiàn)甩油現(xiàn)象會給機(jī)組的正常高質(zhì)量運(yùn)行產(chǎn)生不利的后果。根據(jù)本文的分析可以看出，對水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，對水導(dǎo)軸承密封段的圓度進(jìn)行校核等等方法可以有效的緩解甩油現(xiàn)象的發(fā)生，因此對回轉(zhuǎn)油盆的密封結(jié)構(gòu)和密封材料進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇是控制油盆甩油的有效辦法，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安裝過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和采購原材料，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，相信在相關(guān)操作技術(shù)不斷提高的條件下，水輪機(jī)水導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油盆的甩油問題會逐漸被很好的控制或消除，不再污染環(huán)境，電機(jī)機(jī)組的運(yùn)行安全性也會逐漸提高，經(jīng)濟(jì)效益會更加可觀。

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