机组轴承甩油分析与处理

胡书平

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 410004）

机组轴承甩油分析与处理

胡书平

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 410004）

摘要：介绍了三板溪水电厂l号~4号水轮发电机组的上导、推力、下导轴承甩油改造过程。通过分析原因，找到解决办法。成功消除了由于轴承油箱油挡密封装置及挡油桶设计上存在缺陷而引起的甩油偏高问题。该方法可为同类型机组轴承油箱存在甩油处理提供一定参考价值。

关键词：接触式密封；间隙；集油盆；油雾净化机

1　引言

三板溪水电站在贵州省黔东南苗族、侗族自治州锦屏县境内,位于沅水上游清水江中下游，安装4 台250MW混流式水轮发电机组。电站以500 kV一级电压接入系统，出线1回至怀化500 kV变电所，在系统中主要承担调峰、调频和事故备用等任务。电站保证出力234.9MW，多年平均发电量约24.28亿kW·h，年利用小时数2 428 h。

2　上导、推力、下导轴承结构

2.1机组推力导轴承结构

三板溪电厂发电机为半伞式结构，推力轴承位于转子下方于下机架油槽内（见图1）。推力轴承采用弹性波纹油箱，其与托瓦之间设有高强度合金钢托盘。1 6块推力瓦采用弹性金属氟塑料瓦，推力轴承设计成油浸式。润滑油由放置于下机架推力油箱内部油冷却器冷却，冷却器为抽屉式，共16台，冷却器与推力瓦相对应，循环油在机组镜板旋转的离心力作用下由镜板与推力瓦进油边进入，出油边流出来实现其循环过程，热油经内部冷却器进行冷却交换后由冷却水将热量带走，完成循环过程。推力油槽盖板与推力头之间间隙采用接触式密封。

2.2上导轴承结构

上导轴承位于转子上方上机架油槽内（见图2）。轴承为巴氏合金，共12块，冷却器为油浸式共12台，每台冷却器与上导轴承相对应。热油经轴承座排油孔流出经分油板至冷却器产生冷热交换后由冷却水将产生的热量带走，冷油经分油板、轴承座下部冷油通道后在机组的离心力作用下由滑转子下部12 个Φ30的孔射入轴承底部及轴承进油边使轴承润滑，润滑油由于在瓦与滑转子之间形成介质，在机组旋转下产生摩擦，使之油温升高经轴瓦出油边排出，热油又经轴承座排油孔流出，完成循环冷却过程。

图l　推力导轴承结构图

2.3下导轴承结构

下导轴承位于转子下方下机架油槽内（见图3）。轴承为巴氏合金，共12块，冷却器为油浸式共12台，每台冷却器与下导轴承相对应。热油经轴承座排油孔流出，经分油板至冷却器产生冷热交换后由河水将产生的热量带走，冷油经分油板、轴承座下部冷油通道后，在机组的离心力作用下由轴颈下部12个Φ30的孔射入轴承底部及轴承进油边，润滑油由于在瓦与轴颈之间形成介质，在机组旋转下产生摩擦，使之油温升高经轴瓦出油边排出，经轴承座排油孔流出，完成循环冷却过程。

图2　上导结构图

图3　下导结构图

3　甩油原因分析

（1）三板溪水电厂机组上导、推力、下导挡油筒为筒式结构,由于挡油管设计上焊有金属环，滑转子上设有多个压力平衡孔，当机组运行时油温从15℃升至45℃，在升温的过程中油槽内的透平油体积膨胀并压缩内部空气，通过多个压力平衡孔向挡油管方向排出，这些排出的空气携带着膨化后的油雾，导致挡油管下端有明显的油雾冷却产生的油珠；没有被冷却的油雾随着冷却风吸附在转子和定子上。

（2）在机组运行时，透平油不断获得能量进行膨化形成油雾，部分油雾会克服压力平衡孔向挡油管外部溢出，溢出的油雾给机组运行带来隐患和污染。同时易造成定子线棒绝缘老化，发生火灾事故；为了设备健康稳定运行，为此提出对机组挡油管加装离心甩油环及集油盆，当集油盆内存有一定的积油后进行定期排放并回收，以解决甩油问题。

（3）机组在运行中，推力瓦与镜板之间的透平油在离心力的作用下，从进油边进入出油边流出，如此往复循环，带走推力瓦与镜板之间介质产生的摩擦热量，经推力冷却器进行热交换，推力冷却器水温上升，水流连续不断地把热量带走。随着机组的持续运行，透平油油温不断上升，冷却器不足以带走透平油所产生的热量，当油温达到一定温度后，透平油膨化产生油雾，产生的油雾无法由压力平衡孔、呼吸器自行消除，油雾在离心力作用下便通过推力挡油管、密封盖、呼吸器而溢出造成发电机风洞内设备及地面上有大量油珠及积油现象，因而提出在推力油槽盖板上加装油雾净化机，改善风洞环境，彻底解决推力轴承油箱甩油问题。

（4）由于机组的高速旋转，在机组轴承内部与外部之间形成了压差，在压差的作用下轴承密封盖与轴颈之间产生油雾溢出现象。

（5）油槽盖板、密封盖上集油严重是由于挡油管甩油严重引起。虽然为接触式密封，一旦随动密封磨损及卡塞，将引起随动密封与轴颈间存在间隙，用塞尺检查时常发现某些部位存在间隙在0.10～0.40mm内。因此，导致了甩油严重。

（6）在解体密封盖检查中发现，接触式密封材质不耐磨，在密封盖板密封槽上堆积了大量的粉末，形成了油与粉末混合物，导致随动密封体卡塞，造成油雾上溢。

4　甩油处理

4.1安装集油盆

（1）在上导、推力、下导挡油管下端的主轴上装有分瓣轻质离心甩油环，使顺轴流到该位置的油滴在离心力的作用下改变方向。

（2）在离心甩油环外侧装有分瓣槽型接油盆（集油环），使从该部分流下的透平油及油雾收集在分瓣槽型接油盆（集油环）中；在分瓣槽型接油盆（集油环）中设有缓冲吸油层避免二次污染；分瓣槽型接油盆（集油环）采用102铸铝制造，随动分瓣密封体采用柔性无尘密封材料，其密封寿命可达5年以上。

（3）在分瓣槽型接油盆（集油环）下端设有排油阀。

4.2安装油雾净化机

（1）在推力油槽盖板上对称布置2个吸油雾筒罩，并将原推力油槽盖板上的2个呼吸器进行更换（呼吸器高度不允许超过450mm），并在推力油槽盖板上与呼吸器成90°的对称方向分别开孔，孔上焊接法兰，便于安装油雾净化机吸油雾筒罩，此吸油雾筒罩采用离心吸入技术，保证有效的吸入油雾，同时在油雾管道另一侧安装强排油雾装置，通过油雾净化、过滤后的透平油通过油泵返回推力油槽。

（2）在下风洞内墙面对称安装2台旋风式静电油雾净化机，净化机设有固定架。

（3）每台油雾净化机用钢管和塑料软管与吸油雾筒罩连接并固定。

（4）油雾净化机由油雾分离层、凝聚层、电子分离层、整流板、风机、集油槽、排油阀、油泵等组成。

（5）油雾净化机的开停信号，使用机组LCU技术总供水阀开启/关闭信号继电器的结点。

（6）油雾净化机油泵根据油量进行启、停，并将积油抽至推力油槽。

（7）油雾净化系统由以下部分组成：

①采用对称4个吸油雾筒罩使油槽内部负压均衡，吸油雾筒罩采用离心吸入技术，保证有效的吸入油雾，同时使油雾进行初步油空分离（油雾与空气分离）。

②油雾净化机采用超速缓冲旋风技术，对大粒径的油雾进行二次油空分离，然后将小粒径的油雾经过静电荷电凝聚技术进行捕捉，以达到三次油空分离，提高油雾分离的效率，避免了油雾对机组的污染。

③油雾净化机内设排油泵，当集油箱中油位到达上限时，自动启动油泵，将油排入推力油槽内。

④2台旋风式静电油雾净化机由一台主控柜进行控制，当机组启动时，油雾净化机开始工作；机组停止工作时，油雾净化机延时5min停止工作。

⑤电油雾净化机设有阻力传感器、故障传感器及各种工作状态指示。

⑥油雾净化机基本参数（见表1）：

表1　XTJH-600型旋风式静电油雾净化机参数

⑦吸油管道采用钢管并附有管道支架，法兰连接，便于检修拆装。

⑧主控柜安装在发电机风洞动力箱旁边。

⑨推力轴承油槽密封盖上随动密封，应解体检查处理，增加随进量到1.5mm并活动自如，确保密封体与推力头无间隙，机组运行后大轴旋转产生的摆度，密封体始终与大轴接触，防止推力油槽油雾甩出。

（8）在推力油槽盖板上加装的一对油雾过滤呼吸器，应能可靠的平衡内外压差。

（9）油雾净化机采用的离心吸入技术、进出风口均设有过滤元件，过滤元件可再生重复使用。

（10）油雾进入净化机后，经过分离层使大部分油雾被分离出来，再经过凝聚层使小颗粒油雾粒子液化为油滴流入集油槽，最后经过电子分离层使分离出的油雾彻底分离净化，工作原理如图4。

图4　油雾净化装置工作原理

（11）静电油雾净化机内下设倾斜的集油箱，用于搜集被分离出来的油雾，通过油泵抽至推力油槽。

（12）油雾净化装置可确保机组安全稳定运行。机组在检修、检查过程中需拆卸时，可直接拆除吸油雾管路，如图5。

图5　改造后安装的油雾净化装置

5　机组改造后运行效果

三板溪水电厂4台机组经过上述技术改造后，经实际运行，甩油现象已经消失，油位未发生下降，油雾已经消除，停机检查发电机上、下风洞干爽清洁，无油污及油雾飘散现象。

6　结语

水轮发电机组内部发生的甩油、油雾现象，在很

多水电厂中不同程度地存在着，像三板溪水电厂上导、推力、下导轴承油箱如此严重的甩油现象，长期运行将造成定子线棒、引线、转子磁极、阻尼环的污染，油污对线棒等绝缘造成腐蚀，加速老化，尤其尘埃中的粉状铁磁性物质被粘到线棒上，危害就更大，定子通风槽、磁极外表面等处的油污清扫起来十分困难，加大了检修维护工作量，个别部位又难以清扫，给发电机运行留下了隐患，转子下部的制动环被油污覆盖，直接影响机组停机时间，甚至影响设备整体的稳定运行。所以，及时有效地处理机组甩油及油雾具有重要意义。三板溪水电厂相关技术人员通过分析油雾逸出的内甩油及外甩油现象，采用安装挡油筒和油雾净化机2项举措，有效抑制了轴承油箱甩油现象，保障了机组安全运行。

参考文献

[1]DL/T 5038-94灯泡贯流式水轮发电机组安装工艺导则[S].

[2]DL/5420-2099水轮发电机定子现场装配工艺导则[S].

中图分类号：TV735

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）08-0065-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.019

收稿日期：2015-05-04

作者简介：胡书平（1982-），男，肋理工程师，从事水电站检修管理工作。