戈兰滩水电厂机组推力轴承甩油原因分析及治理

何佳

摘要：戈兰滩水电厂机组推力轴承运行中甩油较严重，通过对不同部位、不同甩油原因的分析，采用综合治理方法，解决了机组推力轴承甩油问题。

关键词：水轮发电机组； 轴承甩油； 原因分析； 治理

1、 概况

戈兰滩水电厂位于云南省普洱市李仙江干流上，电厂以发电为主，厂房装有3台单机容量150MW混流立轴普通伞式水轮发电机组，水轮机型号为：HLA883a-LJ-480，发电机型号为：SF150-42/10800。机组设有上导、下导、水导三部导轴承和一部推力轴承，推力轴承位于承重下机架上和发电转子中心体之间，承受着机组全部转动部件的重量以及发电运行时的水推力。三台机组自投产以来，推力轴承油雾及甩油现象严重，发电机风洞内盖板、发电机转子线圈、定子线棒等部位受油雾污染，同时油雾长时间积累后从定子线棒下部往下滴油，又造成其它设备污染，给机组安全运行、维护、检查带来隐患。

2、甩油危害及原因分析

2.1、机组甩油的危害

（1）機组推力油槽甩油以及油雾外溢，造成发电机转子磁极、磁轭以及定子线棒的污染，同时机组制动闸板未与发电机隔离，制动过程中将产生一定粉尘， 油雾与粉尘在定子铁芯通风沟和转子磁极通风沟处堆积，造成发电机通风散热变差，影响发电机的散热效果。同时油雾积累在空冷器铜管与散热片上，也降低了空冷器的冷却效果。

（2）油雾和灰尘长期吸附在机组绝缘层上，对发电机线棒等绝缘造成腐蚀，使其绝缘性能下降，加速老化，长期下去可能造成发电机线圈短路或击穿，给机组安全稳定运行带来潜在的危害，危及到发电机的安全运行。

（3）油雾外溢及甩油导致发电机风洞内地面、盖板、水车室地面积油和设备的污染，在汛期机组一般均连续、大负荷运行，发电机风洞内的油污无法得到清理。长期的油槽甩油及油雾外溢，运行人员必须密切关注推力油槽的油位变化，油槽低油位时需及时向油槽内加油，造成了透平油的浪费，增加机组的运行成本和维护工作量。平均一周左右，维护人员即需对水车室内设备的油污进行清扫，增加了维护工作量及大量清洁材料消耗。

综上所述，油雾对发电机绝缘和散热造成安全隐患，同时增加运行成本及维护工作量，有必要对推力轴承产生油雾原因分析并进行治理。

2.2、机组甩油原因分析

戈兰滩水电厂推力油槽结构图如下：

图1

从推力油槽的结构可知，油雾外溢及甩油的部位有三处，一是油槽上油封随动密封处，虽推力油槽采用的是接触式密封，其密封由两道接触式碳晶硬性密封体构成，但机组运行时大轴存在摆度，接触式密封块在长期与大轴摩擦运转中产生粉尘，粉尘一方面进入油槽内，对机组润滑油造成污染，加快了油质劣化速度，严重时将影响机组安全运行，另一方面粉尘与油雾在密封槽内结合形成油泥，油泥对密封的运动形成阻力，当阻力增大到一定程度后将使随动密封不能很好适应推力头旋转摆度，从而密封块和推力头间便产生间隙，油雾从间隙处向外溢出。二是油雾从油槽上盖的呼吸器向外溢出，戈兰滩水电厂推力油槽上盖只安装两个呼吸器，推力油槽中油量较大，机组长时间运行后油温上升，推力部件旋转油流处于紊流状态，油分子之间及动静部件与油之间碰撞冲击，使循环油汽化产生油雾，油槽内油雾快速积累，压力较快上升，油雾通过呼吸器向外释放，因两只呼吸器处理量太小，不能将油雾全部凝结成油珠，部分未凝结的油雾向外溢出。三是推力油槽内油挡处向外溢油，因机组安装或制造的原因，内挡油圈与推力头间隙并不能保证均匀一致，运行中产生偏心，造成油环不均匀，机组运行时推力头内壁带动油一起旋转，产生较大的压力脉动，油沿着内挡油圈向上窜升，沿内挡油圈向外溢出。

同时发电机转子在旋转中，形成的循环冷却风高速气流从油槽上盖进入转子中心体，气流在油槽上盖处产生低压区域，导致油槽内部与外部压差进一步加大，也加速了油雾从随动密封处与呼吸器处外溢。

3、甩油治理

油雾是随机组运行而产生的，是不可消除的，只能控制和净化，因此根据上述甩油原因分析，需对不同部位的甩油原因采取不同的治理方法，以达到治理油雾外溢问题的目的。

3.1、随动密封及呼吸器处治理

针对油盆盖随动密封及呼吸器处溢油，对油盆盖进行如下改造：

图2

（1）因碳晶随动密封存在上述缺点，因此将原先的两道碳晶随动密封更换为三道非金属复合柔性材料密封。此柔性密封体具有耐油、耐高温、耐老化、耐化学腐蚀等性能，同时具有良好自润滑功能、低摩擦系数，从而可以减少机组旋转过程中密封体自身的磨损，在机组大轴旋转摆动时能更好的贴紧推力头，阻止油雾外溢，也减少了碳晶密封磨损产生的粉尘对油槽内透平油的污染及发电机绝缘的危害。

（2）在最下、最上层密封体的下部分别设置两道气密封板，该气密封板具有良好的自润滑性能、低摩擦系数，同时耐高温，耐磨损。主要作用是当机组运行过程中在油盆盖上部形成低压区，油盆盖内部由于温度升高、透平油汽化形成相对高压区，靠油盆盖内外的压差使气密封板与机组转轴之间紧密贴合，从而起到密封装置作用，防止油雾沿轴向外泄露。

（3）增加送气及吸油雾处理装置。在上层与中间层密封体之间增加送气装置，在中间层与下层密封体之间增加吸油雾处理装置，在机组运行中送气装置自动定时启动，向上腔室内送入一股大于油盆盖上部负压的气压，此气体为经过处理不含油雾的纯净气体，通过送入的气压阻止油雾向上运动，并迫使其流回下腔室。

吸油雾装置在机组运行中设置为自动定时启动，将油槽内向上和上腔室送风装置压迫到下腔室的油雾吸至油雾处理装置中进行处理，经过过滤装置过滤后，干净的空气通过吸油雾处理装置外侧的出风口连接至外部，过滤后的油通过吸油雾装置底侧的回油管理重新返回油槽内。

3.2、随动密封及呼吸器处治理

针对内油挡处油雾外溢，在内油挡下部增加集油环，集油环一侧与内油挡连接，另一侧靠随动密封与转轴相接触，从内油挡上部溢出的油雾汇集到集油环处，集油环处设置排油管，排至外部，从而避免油雾外溢至机组内部及其它设备上。

4、治理效果

根据对不同部位甩油原因的分析，采取不同方法，经过改造后，有效改善了戈兰滩水电厂机组推力轴承甩油现象，减小了油雾对设备的污染，提高了设备安全稳定运行性，同时减小了维护工作量及运行成本。

参考文献：

[1] 李荣耀.一防油雾装置[P].中国专利：ZL201320243404.4，2013-10-23.