水轮机水导轴承回转油盆甩油现象的分析与处理

李晨晨

【摘要】在我国的发电行业中，主要以火力发电为主，但也存在有其它的发电方式，如水利发电、核能发电等等，这些新型的发电方式不仅可以减少污染，且发电效果较好，电量产出高，国家对这样的发电方式也极其提畅，并出台相关政策进行引导。我国地域辽阔，江河资源丰富，海岸线较长，非常适合于发展水利发电，在水利发电中，水轮机是不可缺少的动力机械，属于流体机械的范畴，它可将水体流动的动能及位能等经一系列的转换而成为电能。在水轮机运行过程中，水导轴承回转油盆易发生甩油的现象，从而产生多种不利影响。因此本文针对水轮机水导轴承回转油盆甩油现象进行详细的分析，并提出了针对性的处理方法，希望能为相关的实践操作提供参考。

【关键词】水轮机；水导轴承；回转油盆；甩油现象；分析处理

水力发电主要是将江河湖海中水的位能经过水轮机转化成为水轮机的动能，水轮机转动再带动发电机发电。也就是说从某种意义上来说，水力发电就是将水的位能转化成为机械能，再转化成电能的一个过程。水轮机在水力发电的整个过程中起着非常重要的衔接作用，也是发电机得以运转的关键性因素。水轮机属于流体机械的一种，我国在公元前一百年左右就已经出现了类似于现代水轮机功能的结构，即水轮，用来灌溉及粮食加工等等，而现代化的发电设备水轮机则多安装于发电站中，在水的推动下带动发电机完成发电工作。在水轮机的结构中水导轴承回转油盆是其重要的组成部分，其工作质量的好坏，是否存在甩油现象直接影响着水轮机的使用工作效果。

1、水导轴承回转油盆甩油现象分析

以某水力发电公司安装的25MW立轴立轴混流式水轮发电机组为例，其发电机为TS-410/132-16型，水轮机为HL638-LJ-200型。该机组采用自循环自冷式水导轴承，为筒式分半结构。

1.1水轮机水导轴承回转油盆甩油可能造成的危害

在发电机组的运行过程当中，水轮机水导轴承回转油盆一旦发生甩油现象，那么所造成的后果是十分严重的，造成的危害也是巨大的。首先，水导轴承回转油盆出现甩油会使机组的油量迅速增加，多出的油会溢到发电用的水质当中，由于水是循环往复的使用，污染物会随水流排放到河流中，造成水质的污染，对生态环境造成一定程度的破坏；其次，由于油盆中的油被甩出，油量减少，会使水导轴承的冷却及润滑效果都大打折扣，使得水导轴承的温度整体升高，严重的威胁到发电机组的正常稳定运转；最后，当油盆发生甩油现象后，由于轴承温度升高等连锁现象的发生可能会影响到机组运行，此时就要加大对没位及轴承温度的监视和检察力度，对缺失的油进行及时的补充，相应的也就提高了工作人员的检查及维护的工作量，降低了工作效率。

1.2水导轴承冷却及润滑原理

在水轮机水导轴承进行冷却和润滑时，首先在高速回转离心力的作用下，回转油盆内的油会被压进水导轴承进油孔内，后经水导轴承并对水导轴承实现润滑与冷却作用后来到上油盆，此时的油温已经升高，经上油盆内冷却器的作用后，得到冷却的油再进入水导轴承瓦及大轴的间隙中从而回到回转油盆中。经过以上步骤的循环往复就实现了水导轴承的冷却及润滑。

1.3水导轴承回转油盆甩油的原因及情况分析

1.3.1由于设计者在设计初期缺乏对相关实际应用情况的了解，因此在设计时只是依照相应的理论知识进行设计，如设计回转油盆的高度不够，使其在飞速转动时透平油会甩出，水导轴承进油孔存在过小或位置不准确等的设计缺陷，导致当回转油盆内的油在挤入水导轴承油孔时发生甩油现象，等等。在设计初期存在设计缺陷是十分严重的，且设备已经进行了生产制造并投入使用，很多问题都不能再次进行修复，只能从其它方面进行相应的处理来减轻或消除甩油现象。

1.3.2在机组运行的过程当，回转油盆中的油会在高强离心力的推动下高速旋转，如果托管安装不当那么油就无法进行水导轴承，使油盆内的油量增加，转动中的油就会从油盆与水导轴承之间的迷宫处甩出。

1.3.3如果水轮机的摆幅过大，并超出一定的允许范围，就会使油从回转油盆和水导轴承之间甩出，此种原因较易测量，也容易改正。

1.3.4此外，密封结构的尺寸及材料质量优劣也直接的影响着油盆的密封效果，当密封结构数量不足或质量较差时，会密封效果不达标，在回转油盆旋转过程中易出现甩油现象。回转油盆的强度及刚度不能够满足高速旋转的要求，在使用过程中出现变形等情形，也同样较易发生甩油现象。

本文中的水导轴承在运行两天后，发现水导油盆油位下降了3cm左右。拆掉水导轴承后，发现水导回转油盆盖板表面有较多的油迹，底部也悬挂有大量的油珠。这是油从回转油盆盖板与水导轴承密封处溅出、经油盆盖板流到回转油盆底部所致。经检查分析主要是由于水导轴承进油孔设计存在缺陷。当快速回转的油经过进油孔时，撞击进油孔直角边缘后溅到回转油盆盖板内表面，再流经密封环到回转油盆盖板外表面及油盆底部，造成甩油。

2、水导轴承回转油盆甩油处理

对水导轴承进油孔结构进行改造，改造前进油孔尺寸为φ22，由于进油过快，使环境中的水分过多地进入油盆，经冷却器冷却成水，形成油水混合物，造成油位上升，影响冷却和润滑效果，故必须对进油孔进行改造。改造后的水导轴承进油孔主要是加装了导油体，使高速回转的油进入进油孔更为顺畅，不致于造成油冲击引起甩油。导油体材料为Q235，导油体与水导轴承采用焊接结构，安装时必须焊接牢固，并打磨平整，去除毛刺。进油口加工时要用圆弧平顺过渡，使进油顺畅。组装前要清理干净焊渣及铁屑等杂质，保证机组在运行时不会因杂物进入水导轴瓦而引起烧损。

进油孔直径应控制在φ（20±0.10）范围内，若油孔过大，会由于进油过快使环境中的水分过多地进入油盆，经冷却器冷却成水，形成油水混合物，造成油位上升，影响冷却和润滑效果；油孔过小，油循环的速度慢，冷却和润滑效果差，使水导轴承瓦温升高，甚至会造成因瓦温过高而烧损，严重威胁机组的安全运行。

3、结语

综上所述，水轮机水导轴承回转油盆甩油现象的产生原因较为复杂，是种种原因共同产生的后果，如果水导轴承回转油盆出现甩油现象会给机组的正常高质量运行产生不利的后果。根据本文的分析可以看出，对水导轴承进油孔进行结构改造，对水导轴承密封段的圆度进行校核等等方法可以有效的缓解甩油现象的发生，因此对回转油盆的密封结构和密封材料进行合理的设计和选择是控制油盆甩油的有效办法，在设计和生产安装过程中要严格按照相关标准进行设计和采购原材料，严把质量关，相信在相关操作技术不断提高的条件下，水轮机水导轴承回转油盆的甩油问题会逐渐被很好的控制或消除，不再污染环境，电机机组的运行安全性也会逐渐提高，经济效益会更加可观。

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