天一電廠下導(dǎo)軸承甩油處理

鄧必剛

（天生橋一級(jí)水電開發(fā)有限責(zé)任公司水力發(fā)電廠，貴州 興義 562400）

1　概述

天生橋一級(jí)水電開發(fā)有限責(zé)任公司水力發(fā)電廠（以下簡(jiǎn)稱天一電廠），位于貴州省安龍縣和廣西壯族自治區(qū)隆林縣交界處的紅水河上游南盤江上，是紅水河梯級(jí)開發(fā)的龍頭電站，在紅水河流域開發(fā)中具有特殊地位及重要作用，是西電東送的重要電源點(diǎn)，總裝機(jī)容量為1 200 MW，裝機(jī)4臺(tái)。1998年12月首臺(tái)機(jī)組投運(yùn)，2000年11月全部投運(yùn)。

天一電廠發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠制造，型號(hào)SF300－44/12440，為立式三相同步發(fā)電機(jī)，具有靜態(tài)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)和全封閉雙路徑向自循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)，水輪發(fā)電機(jī)為三導(dǎo)半傘式結(jié)構(gòu)。下導(dǎo)軸承在下機(jī)架中心體內(nèi)，主要由下導(dǎo)軸領(lǐng)、下導(dǎo)內(nèi)擋油管、下導(dǎo)軸瓦、油冷卻器、密封蓋板等組成。運(yùn)行中下導(dǎo)軸承油路循環(huán)的路徑為：軸領(lǐng)旋轉(zhuǎn)泵油至軸瓦進(jìn)行潤(rùn)滑，熱油經(jīng)軸承座圈排油孔流到冷卻器腔，經(jīng)熱交換后到軸瓦。

天一電廠機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，下導(dǎo)軸承一直存在甩油情況，導(dǎo)致油耗增多，污染機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，瓦溫升高等后果。下導(dǎo)軸承的甩油既存在內(nèi)甩油，即機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，順著擋油管外部產(chǎn)生的爬油形成一定厚度的油膜爬至擋油管頂部后受到離心力的作用向外飛出的過(guò)程；又存在外甩油，運(yùn)行中發(fā)生油霧凝結(jié)成油滴，掉落到機(jī)組水車室。下導(dǎo)軸承的甩油主要是內(nèi)甩油。

2　下導(dǎo)軸承甩油原因分析

2.1　內(nèi)擋油管結(jié)構(gòu)不合理

下導(dǎo)內(nèi)擋油管為分瓣結(jié)構(gòu)，用螺栓連接形成整體，內(nèi)擋油管外徑為Φ1 650 mm，組合縫立面筋板外徑為Φ1 740 mm，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，在內(nèi)擋油管與下導(dǎo)軸領(lǐng)之間作圓周高速運(yùn)動(dòng)的透平油改變方向?yàn)檠亓⒚娼畎逑蛏系妮S向運(yùn)動(dòng)，透平油會(huì)順內(nèi)擋油管立面筋板往上溢出內(nèi)擋油管上沿面而甩出。內(nèi)擋油管上的擋油環(huán)及封油環(huán)設(shè)計(jì)位置過(guò)低，封油環(huán)距內(nèi)擋上端面100 mm，不能有效封阻油路，機(jī)組運(yùn)行中透平油打在高速旋轉(zhuǎn)的下導(dǎo)軸領(lǐng)內(nèi)側(cè)，一部分沿下導(dǎo)軸領(lǐng)內(nèi)側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，另一部分沿下導(dǎo)軸領(lǐng)內(nèi)側(cè)向下運(yùn)動(dòng)，向上運(yùn)動(dòng)部分會(huì)溢過(guò)封油環(huán)從內(nèi)擋油管上沿面而甩出。

2.2　下導(dǎo)軸承油槽結(jié)構(gòu)不合理

天一電廠發(fā)電機(jī)的上、下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)基本相同，油槽分別同上機(jī)架、下機(jī)架整體焊接而成，位于機(jī)架的中心體內(nèi)，但上導(dǎo)軸承未出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，主要區(qū)別在于軸承油槽的結(jié)構(gòu)上的不同：上導(dǎo)軸承座圈高為400 mm，未作為上導(dǎo)密封蓋板基礎(chǔ)，密封蓋與軸承座圈之間有210 mm的空間，機(jī)組運(yùn)行中油路循環(huán)路徑很好；下導(dǎo)軸承座圈高度為640 mm，直接作為密封蓋板的基礎(chǔ)，軸承座圈與密封蓋板間無(wú)間隙，下導(dǎo)油槽排油回路只在下導(dǎo)軸承座圈上設(shè)有8-Φ80的排油孔，在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中，導(dǎo)致下導(dǎo)油槽排油不暢，軸領(lǐng)泵泵出的油不能快速流出軸承座圈，造成集油過(guò)多和油面上升，導(dǎo)致油會(huì)從擋油管上沿甩出。

2.3　下導(dǎo)油槽密封蓋滲油

下導(dǎo)油槽內(nèi)由于溫度高和伴隨不斷產(chǎn)生的油霧，使得下導(dǎo)油槽內(nèi)氣壓增大。由于下導(dǎo)軸承密封蓋與發(fā)電機(jī)大軸間是梳齒羊毛氈密封，運(yùn)行一段時(shí)間后，密封效果降低，下導(dǎo)油槽內(nèi)增大的氣壓將油霧不斷帶出油槽，在下風(fēng)洞溫度較低的設(shè)備表面上冷凝成油滴沿機(jī)架蓋板縫隙流到水廠室，造成污染。

2.4　封油環(huán)與軸領(lǐng)間隙過(guò)大

為防止運(yùn)行中油位上升，在內(nèi)擋油管上部設(shè)有擋油環(huán)和封油環(huán)，封油環(huán)與下導(dǎo)軸領(lǐng)間有6 mm的單邊間隙，在機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的油霧會(huì)從該空間溢出，觸碰到大軸凝結(jié)后變成油滴而甩出。

綜上所述，天一電廠下導(dǎo)甩油的主要原因是由于內(nèi)擋油管的結(jié)構(gòu)不合理、油槽排油油路不通暢所導(dǎo)致。機(jī)組投運(yùn)至今，為了處理下導(dǎo)軸承甩油問(wèn)題，我廠做了大量的工作：采取降低下導(dǎo)運(yùn)行油位；抬高封油環(huán)位置，并在擋油管上部加裝兩圈擋油環(huán)；在下機(jī)架底部加裝隨動(dòng)密封油擋防甩油裝置，將甩出的油定期回收，但治標(biāo)不治本；將下導(dǎo)軸承密封改為不磨軸隨動(dòng)TNS型接觸式密封，并在軸承密封蓋上安裝了4個(gè)油過(guò)濾呼吸器，不僅讓下導(dǎo)油槽內(nèi)增大的氣壓釋放降低，并且能讓過(guò)濾的油霧回流到下導(dǎo)油槽，基本解決了下導(dǎo)軸承外甩油。通過(guò)上述的改進(jìn)和探索，雖有一定的改善，但效果并不理想，甩油問(wèn)題仍然存在。經(jīng)與哈爾濱電機(jī)廠設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次溝通交流，為了徹底消除下導(dǎo)軸承的甩油問(wèn)題，決定采取改造內(nèi)擋油管結(jié)構(gòu)和改善下導(dǎo)排油通道的方案。

3　下導(dǎo)甩油處理方案

3.1　改變擋油管結(jié)構(gòu)重新制造安裝新?lián)跤凸?/h3>

（1）根據(jù)天一電廠機(jī)組結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，重新設(shè)計(jì)制造新的下導(dǎo)內(nèi)擋油管，新內(nèi)擋油管內(nèi)徑為Φ1 626（原內(nèi)徑為Φ1 630），高為845 mm（原高為850 mm）。內(nèi)徑改小主要是為了能較好地布置擋油筒。

（2）在擋油管上部設(shè)350mm高擋油筒（Φ1797），擋油筒覆蓋分瓣擋油管組合縫板，擋油筒與擋油管上部齊平布置，消除擋油管合縫板因機(jī)組運(yùn)行軸領(lǐng)旋轉(zhuǎn)引起的油流，阻堵油面上升。

（3）擋油筒圓周方向設(shè)13 mm厚油流導(dǎo)向鋁合金板條，鋁合金板條沿機(jī)組旋轉(zhuǎn)反方向布置，鋁條與擋油桶上沿間夾角為25°，用Φ4.8鋁鉚釘固定在擋油桶上，鉚釘不能高于Φ1 806。其設(shè)置使擋油管與滑轉(zhuǎn)子間油流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)向下的引導(dǎo)力，可有效阻止油順著擋油管內(nèi)壁向上流動(dòng)，從而避免油從擋油管溢出。

（4）擋油管與下機(jī)架間不設(shè)定位止口，以便擋油管與軸線同心度的調(diào)整。

（5）新下導(dǎo)擋油管改用螺旋形雙層擋油管結(jié)構(gòu)，即擋油管上部與擋油桶形成雙層，擋油桶上的鋁合金板條為螺旋型。為了便于檢修和維護(hù)，擋油管仍采用分瓣組合結(jié)構(gòu)。

（6）安裝中，內(nèi)擋油管組合面、密封面需涂密封膠，組合螺栓和螺母需涂緊固膠。

3.2　減小擋油筒與軸領(lǐng)間的間隙

將擋油桶與軸領(lǐng)間的間隙由原來(lái)的6 mm減小至2.5 mm。在軸線方向設(shè)四塊擋塊，擋塊上用M16×100的螺栓做頂絲，在安裝中，用頂絲調(diào)整內(nèi)擋油管內(nèi)壁至下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子的間隙，要保證四周均達(dá)到2.5 mm，且要求間隙均勻。

3.3　封堵大軸滑轉(zhuǎn)子泵油孔

發(fā)電機(jī)大軸下導(dǎo)軸領(lǐng)下部設(shè)有24-Φ30的泵油孔，是機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中下導(dǎo)油循環(huán)的動(dòng)力源，由于設(shè)計(jì)泵油孔太多，導(dǎo)致油速過(guò)快，運(yùn)行中容易造成油面上升并產(chǎn)生油霧，油面上升和油霧凝結(jié)后，從而導(dǎo)致油從內(nèi)擋甩出；為此，將泵油孔減少一半，間隔進(jìn)行封堵，要求封堵面不能高于軸領(lǐng)表面，避免形成微型油泵。

3.4　改善下導(dǎo)油槽排油油路

原下導(dǎo)油槽排油回路只在下導(dǎo)軸承座圈上對(duì)應(yīng)冷卻器的位置設(shè)有8-Φ80的排油孔，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中下導(dǎo)油槽排油不暢，容易增大油槽的氣壓和油面升高，也是造成甩油的一個(gè)重要原因。改造中在下導(dǎo)軸承座圈上增加32-Φ35排油通孔，通過(guò)增加排油孔，使下導(dǎo)油槽排油油路增多，更加通暢。在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，增強(qiáng)油循環(huán)，熱油能較快流向冷卻器腔，從而避免油霧的產(chǎn)生。

4　結(jié)束語(yǔ)

在2014年利用3號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修的時(shí)間按所述方案對(duì)下導(dǎo)內(nèi)擋油管進(jìn)行改造更換，通過(guò)運(yùn)行觀察，效果良好，改造前后運(yùn)行圖片見(jiàn)圖1。目前我廠4臺(tái)機(jī)組的下導(dǎo)內(nèi)擋油管均進(jìn)行了改造更換。

天一電廠機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)一直存在的下導(dǎo)軸承油槽甩油缺陷和隱患，通過(guò)對(duì)下導(dǎo)軸承內(nèi)擋油管結(jié)構(gòu)的改造和對(duì)下導(dǎo)軸承循環(huán)排油油路的改善，困擾我廠多年的下導(dǎo)軸承甩油問(wèn)題得到了徹底的解決，有效提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和運(yùn)行環(huán)境。

圖1