上导轴承甩油原因分析及改造

王环东，张永慧，林善明，叶倩倩

(1.松江河发电厂，吉林 抚松 134500；2.长春工程学院，吉林 长春 130012)

1 设备概况

松江河梯级石龙水电站装有2台单机容量为35 MW的轴流转桨式机组，发电机型号为SF35-30/6250，额定转速为200 r/min。机组型式为三导悬式结构，推力轴承与上导轴承共用1个油箱(即推导一体式结构)，推力瓦由8块塑料瓦组成，推力负荷为586 t。上导轴瓦由10块钨金瓦组成，推力头与镜板为一体式结构，推力头外缘作为上导轴领承受机组的径向力。

自2010年投运以来，石龙电站1号机组上导轴承一直存在内甩油的问题，每4天约需补油1次，每次补油量20 L。如不及时补油，推力瓦与上导瓦温将持续升高，温度从最初的36 ℃升至44 ℃，无法运行稳定；同时打开观察孔测量油位，油位降低50 mm左右，并已降至上导瓦下缘(标准油位为导轴瓦中间位置)，甩出的油雾直接溅至定、转子内部，严重影响机组定、转子绝缘，对下游环境也造成了一定的污染。因此，必须分析上导轴承甩油的原因，并解决此问题。

2 原因分析

2.1 转子与油槽间存在负压区

由于机组运行时转子旋转鼓风，致使推力头及滑转子内下侧至油面之间形成局部负压，其作用相当于1台吸风泵，导致油面被吸高或涌溢。此外，由于机组在安装过程中主轴与挡油圈不同心，机组旋转时同样形成泵效应；导致甩油发生。

2.2 上、下油箱连通尺寸过小

石龙电站机组推力轴承和上导轴承采用上、下2个油箱，油箱之间通过两上导瓦之间的空隙及瓦座背侧的Φ24×10 mm回油孔相连，静止油位为上导瓦抗重螺栓的1/2处，下油箱完全充满油(见图1)。从图1可以看出，随着油的流动和温度的升高，下油箱中的油受热膨胀，由于上、下油箱连通空间有限，下油箱将无法有效地释放压力，导致无法形成内低外高的楔形油面，易使推力头内表面出现爬油现象。

2.3 挡油圈与推力头阻尼效果差

由于推力头内侧较光滑，阻尼效果差，旋转的油面在离心力作用下，沿推力头内侧向上爬升。而第1道挡油环随着油位的升高完全浸泡在油中，起不到应有的阻尼作用，因此旋转的油可较为顺利地越过第2道挡油环，并沿挡油圈甩出。

图1 推力轴承与上导轴承连接

2.4 油循环效果差

原冷却器下部未设置隔油板，经推力瓦后的部分热油未经冷却器直接短路循环，导致油温整体升高，体积膨胀增大，黏度降低，形成油雾及甩油。

3 改造方案

为彻底解决漏油问题，结合2012年2月份春季检修情况，对1号机推力头和挡油圈进行了改造，并对油循环路径进行了改进(参见图1)。

3.1 加装补气管推力头加钻泵油孔

为破坏发电机与挡油圈间的负压，用1根Φ50的钢管将挡油管的下端区域与发电机盖板外的大气连通，有效防止了发电负压而使油面吸高甩油的情况，同时在管口处加装1只滤网以防杂物落入。

在推力头内孔静止油面处，加钻4只向外斜30°的Φ20斜孔。由于推力头旋转时其外缘的线速度大于内缘线速度，从而形成泵效应，使油面沿推力头内侧爬升，通过泵孔可减少向上的爬油量。

3.2 加装上、下油箱的连通管及回油孔

针对下油箱运行时的蹩压问题，在上、下油箱间加装了6只Φ50的连通管，确保下油箱压力能有效释放，有利于形成内低外高的楔形油面，从而降低了挡油管口区的油位。为保证油循环效果，将连通管入口选择在冷却器后，出油孔正对上导瓦的上沿，有利于油和瓦的冷却。同时为保证上油槽油循环通畅，在上导瓦外侧钻8个Φ30的回油孔，将原镜板泵孔用丝堵封堵，有效降低了冷却器与推力头之间的压力，使上油箱的油能顺利回到下油箱，加强了油的循环效果。

3.3 加装梳齿迷宫挡油管

结合双层挡油管和迷宫通道特点，在推力头上焊接挡环，在原双道挡油环上部加装一道“L”形挡油管，并在第2道挡油环上加钻3个Φ14的回油孔。该结构既利用了双层挡油管降低管区雷诺数的特点，又结合了迷宫扩大、缩小、拐弯的优点，使油、气的动压减小，减少了泄漏，同时在迷宫间的积油还可通过底部回油孔流回油槽。

3.4 加装隔油板

为提高油的循环冷却效果，在冷却器底部加装径向隔油板。油流过冷却器后，温度降低，体积减小，密度增大，冷油下沉，形成温差对流，改进了油循环，提高了冷却器的换热性能，从而可以降低油温和瓦温。

按上述方法改造后，经过近1个月的运行观察，机组最长连续运行时间12 h，油位没有发生改变，也未发现任何油迹，推力、上导瓦温较改造前平均降低了3 ℃。上导轴承漏油问题得到了彻底解决。