二滩水电站6号发电机推力/下导油槽防甩油分析及处理

2017-08-17邵建林黄国豪

水电站机电技术 2017年3期

关键词：处理发电机

谢林，邵建林，黄国豪

（雅砻江流域水电开发有限公司二滩水力发电厂，四川攀枝花 617100）

二滩水电站6号发电机推力/下导油槽防甩油分析及处理

谢林，邵建林，黄国豪

（雅砻江流域水电开发有限公司二滩水力发电厂，四川攀枝花 617100）

二滩水电站发电机推力与下导共用一个油槽，自机组投产以来，推力/下导油槽甩油就及其严重，虽经历过几次改造并运行10多年后，防外甩油效果依然不够明显，发电机通风循环系统仍有大量积油，且以6号发电机最为严重。本文主要介绍6号发电机防甩油处理措施及其效果，对其他类型发电机油槽甩油处理提供了具有重要的借鉴意义。关键词：二滩；发电机；甩油；处理

1 引言

二滩水电站位于金沙江的最大支流-雅砻江下游，距四川省攀枝花市46km。电站装机容量3300MW，是20世纪我国建成的最大水电站，多年平均发电量170亿kW·h，年利用小时数5 160 h，水库具有季调节能力。1998年8月，6号水轮发电机作为首台机组并网发电。

在后期运行中，6号发电机推力/下导油槽多次出现了不同程度的甩油，通过加高油槽内挡圈、增装抛油环、加装叶栅、安放密封盘根、更换顶层盖板接触式密封等措施，甩油症状得到了缓解，但经10多年运行观察，防甩油效果依然不够明显，6号发电机风洞内因油雾产生的积油依然较为严重。本文在原有防甩油基础上，在较小油雾逸出通道的方向着手进行了改进。目前，6号发电机推力/下导油槽防甩油措施应用效果明显。

2 油槽结构及甩油原因分析

二滩电站发电机组为半伞式结构，推力头布置在转子中心体下方，下导轴承与推力轴承均布置在下机架上的同一油槽内，采用内置式冷却器内循环冷却，依靠轴承旋转部件的黏滞泵作用和冷却油的对流，形成循环油路。

经过10多年运行观察，结合推力/下导油槽结构特点，分析油槽仍然外甩油的途径（见图1）分别为：

（1）下导瓦挤压油滴外逸：从下导瓦的结构看，进入进油槽的油除建立油膜外，向上运动的油大部分通过排油沟排入上部油槽，但在推力头的旋转过程中，仍有一部分油越过排油沟上窜到下导瓦上端非工作面；下导瓦上端非工作面与推力头间隙之间的润滑油在动摆度的作用下受到挤压而成喷射状直达油槽上层盖板（固定部分）密封处，在转子转动的负压作用下，油滴连续越过两层接触式密封的间隙从油槽内逸出。

（2）呼吸器油雾外逸：油槽上层盖板上安装有6个呼吸器，因处于转子转动的负压区，大量油雾通过呼吸器被抽出油槽，进入发电机通风循环系统中，逸出的油滴进入发电机通风冷却密闭循环系统，对发电机的磁极线圈、定子铁心、定子线棒等部件造成污染。

图1 油槽结构及油滴/油雾外逸途径

3 采取的应对措施及应用效果

3.1 下导瓦挤压油滴外逸处理

为避免从下导瓦挤压而成喷射状的油滴直达油槽上层盖板，采用设置挡板阻挡油滴外逸通道的方式进行处理。处理方法为：在推力头凸台面上安装10块宽30 mm、厚4 mm弧形环氧板来阻挡来自下导瓦自下而上的油滴，每块环氧板采用6颗8.8级M8内六角螺栓固定。

已知环氧板中心角琢=36°、密度籽=1.8×103kg/m3、弧形内圆半径R1=2 065 mm、外圆半径R2=2 095 mm、机组额定转速ne=142.9r/min、飞逸转速nf=279r/min、螺孔数量N=6、螺孔直径D=8.5 mm，得出单块环氧板体积、质量、额定工况与飞逸工况的离心力及螺栓剪应力如下：

体积：

质量：

定额工况时离心力：

飞逸工况时离心力：

定额工况时螺栓剪应力：

飞逸工况时螺栓剪应力：

通过有限元分析，环氧板在额定工况、飞逸工况的径向变形及应力分布如表1、图2～图5。

表1

图2 额定工况径向变形

图3 额定工况应力分布

图4 飞逸工况径向变形

图5 飞逸工况应力分布

查阅相关资料（GB/T 1303.1-1998），标称厚度≥1.6 mm的环氧板拉伸强度为300 MPa；单颗8.8级粗牙M8内六角螺栓屈服强度滓S=640 MPa，许用剪切应力0.75滓S=480 MPa，新安装的环氧板及把合螺栓在额定工况与飞逸工况下产生的应力均远远小于材质本身的强度。

3.2 呼吸器油雾外逸处理

下导油槽接触式密封齿在理想状态下随推力头的摆动而产生浮动补偿，保持密封齿与推力头接触，但在实际运行中，机组转速为142.9 r/min，密封齿与推力头之间始终存在间隙。该间隙与安装在油槽盖板上的呼吸器同时处于转子进风口的高负压区。处理方法为：（1）取消原有呼吸器，采用堵板将原呼吸器安装孔封堵；（2）减小油槽内油雾沿密封齿间隙逸出的通道，在下导油槽盖板下端面安装10块2 mm厚的铝制环形立式挡圈，控制与环氧板在高度和周向方向上各5 mm间隙，与安装在推力头上的环氧板联合作用，来达到减小油雾逸出通道的目的。见图6。

图6 采取处理措施示意图

3.3 处理后的应用效果

在该项治理工作实施前，每年的C修间隔期，6号机下导因甩油导致的油位低故障报警次数高达3～4次，油槽加油又必须停机方可进行，既难以得到调度同意停机的批复，又严重污染发电机通风循环系统。现场实施上述治理措施后，目前6号发电机推力/下导防甩油治理效果显著，经过近1年的运行观察，6号发电机未曾发生油槽油位低报警事件，且风洞内因甩油和油雾产生的积油得到了明显改善。