天一电厂下导轴承甩油处理

邓必刚

（天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州 兴义 562400）

1　概述

天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂（以下简称天一电厂），位于贵州省安龙县和广西壮族自治区隆林县交界处的红水河上游南盘江上，是红水河梯级开发的龙头电站，在红水河流域开发中具有特殊地位及重要作用，是西电东送的重要电源点，总装机容量为1 200 MW，装机4台。1998年12月首台机组投运，2000年11月全部投运。

天一电厂发电机由哈尔滨电机厂制造，型号SF300－44/12440，为立式三相同步发电机，具有静态可控硅励磁系统和全封闭双路径向自循环空气冷却系统，水轮发电机为三导半伞式结构。下导轴承在下机架中心体内，主要由下导轴领、下导内挡油管、下导轴瓦、油冷却器、密封盖板等组成。运行中下导轴承油路循环的路径为：轴领旋转泵油至轴瓦进行润滑，热油经轴承座圈排油孔流到冷却器腔，经热交换后到轴瓦。

天一电厂机组自投运以来，下导轴承一直存在甩油情况，导致油耗增多，污染机组运行环境，瓦温升高等后果。下导轴承的甩油既存在内甩油，即机组运转时，顺着挡油管外部产生的爬油形成一定厚度的油膜爬至挡油管顶部后受到离心力的作用向外飞出的过程；又存在外甩油，运行中发生油雾凝结成油滴，掉落到机组水车室。下导轴承的甩油主要是内甩油。

2　下导轴承甩油原因分析

2.1　内挡油管结构不合理

下导内挡油管为分瓣结构，用螺栓连接形成整体，内挡油管外径为Φ1 650 mm，组合缝立面筋板外径为Φ1 740 mm，机组运行时，在内挡油管与下导轴领之间作圆周高速运动的透平油改变方向为沿立面筋板向上的轴向运动，透平油会顺内挡油管立面筋板往上溢出内挡油管上沿面而甩出。内挡油管上的挡油环及封油环设计位置过低，封油环距内挡上端面100 mm，不能有效封阻油路，机组运行中透平油打在高速旋转的下导轴领内侧，一部分沿下导轴领内侧向上运动，另一部分沿下导轴领内侧向下运动，向上运动部分会溢过封油环从内挡油管上沿面而甩出。

2.2　下导轴承油槽结构不合理

天一电厂发电机的上、下导轴承结构基本相同，油槽分别同上机架、下机架整体焊接而成，位于机架的中心体内，但上导轴承未出现甩油现象。经分析发现，主要区别在于轴承油槽的结构上的不同：上导轴承座圈高为400 mm，未作为上导密封盖板基础，密封盖与轴承座圈之间有210 mm的空间，机组运行中油路循环路径很好；下导轴承座圈高度为640 mm，直接作为密封盖板的基础，轴承座圈与密封盖板间无间隙，下导油槽排油回路只在下导轴承座圈上设有8-Φ80的排油孔，在机组运转中，导致下导油槽排油不畅，轴领泵泵出的油不能快速流出轴承座圈，造成集油过多和油面上升，导致油会从挡油管上沿甩出。

2.3　下导油槽密封盖渗油

下导油槽内由于温度高和伴随不断产生的油雾，使得下导油槽内气压增大。由于下导轴承密封盖与发电机大轴间是梳齿羊毛毡密封，运行一段时间后，密封效果降低，下导油槽内增大的气压将油雾不断带出油槽，在下风洞温度较低的设备表面上冷凝成油滴沿机架盖板缝隙流到水厂室，造成污染。

2.4　封油环与轴领间隙过大

为防止运行中油位上升，在内挡油管上部设有挡油环和封油环，封油环与下导轴领间有6 mm的单边间隙，在机组运行中产生的油雾会从该空间溢出，触碰到大轴凝结后变成油滴而甩出。

综上所述，天一电厂下导甩油的主要原因是由于内挡油管的结构不合理、油槽排油油路不通畅所导致。机组投运至今，为了处理下导轴承甩油问题，我厂做了大量的工作：采取降低下导运行油位；抬高封油环位置，并在挡油管上部加装两圈挡油环；在下机架底部加装随动密封油挡防甩油装置，将甩出的油定期回收，但治标不治本；将下导轴承密封改为不磨轴随动TNS型接触式密封，并在轴承密封盖上安装了4个油过滤呼吸器，不仅让下导油槽内增大的气压释放降低，并且能让过滤的油雾回流到下导油槽，基本解决了下导轴承外甩油。通过上述的改进和探索，虽有一定的改善，但效果并不理想，甩油问题仍然存在。经与哈尔滨电机厂设计人员进行多次沟通交流，为了彻底消除下导轴承的甩油问题，决定采取改造内挡油管结构和改善下导排油通道的方案。

3　下导甩油处理方案

3.1　改变挡油管结构重新制造安装新挡油管

（1）根据天一电厂机组结构现状，重新设计制造新的下导内挡油管，新内挡油管内径为Φ1 626（原内径为Φ1 630），高为845 mm（原高为850 mm）。内径改小主要是为了能较好地布置挡油筒。

（2）在挡油管上部设350mm高挡油筒（Φ1797），挡油筒覆盖分瓣挡油管组合缝板，挡油筒与挡油管上部齐平布置，消除挡油管合缝板因机组运行轴领旋转引起的油流，阻堵油面上升。

（3）挡油筒圆周方向设13 mm厚油流导向铝合金板条，铝合金板条沿机组旋转反方向布置，铝条与挡油桶上沿间夹角为25°，用Φ4.8铝铆钉固定在挡油桶上，铆钉不能高于Φ1 806。其设置使挡油管与滑转子间油流动过程中产生一个向下的引导力，可有效阻止油顺着挡油管内壁向上流动，从而避免油从挡油管溢出。

（4）挡油管与下机架间不设定位止口，以便挡油管与轴线同心度的调整。

（5）新下导挡油管改用螺旋形双层挡油管结构，即挡油管上部与挡油桶形成双层，挡油桶上的铝合金板条为螺旋型。为了便于检修和维护，挡油管仍采用分瓣组合结构。

（6）安装中，内挡油管组合面、密封面需涂密封胶，组合螺栓和螺母需涂紧固胶。

3.2　减小挡油筒与轴领间的间隙

将挡油桶与轴领间的间隙由原来的6 mm减小至2.5 mm。在轴线方向设四块挡块，挡块上用M16×100的螺栓做顶丝，在安装中，用顶丝调整内挡油管内壁至下导滑转子的间隙，要保证四周均达到2.5 mm，且要求间隙均匀。

3.3　封堵大轴滑转子泵油孔

发电机大轴下导轴领下部设有24-Φ30的泵油孔，是机组运转中下导油循环的动力源，由于设计泵油孔太多，导致油速过快，运行中容易造成油面上升并产生油雾，油面上升和油雾凝结后，从而导致油从内挡甩出；为此，将泵油孔减少一半，间隔进行封堵，要求封堵面不能高于轴领表面，避免形成微型油泵。

3.4　改善下导油槽排油油路

原下导油槽排油回路只在下导轴承座圈上对应冷却器的位置设有8-Φ80的排油孔，导致机组运转中下导油槽排油不畅，容易增大油槽的气压和油面升高，也是造成甩油的一个重要原因。改造中在下导轴承座圈上增加32-Φ35排油通孔，通过增加排油孔，使下导油槽排油油路增多，更加通畅。在机组运转过程中，增强油循环，热油能较快流向冷却器腔，从而避免油雾的产生。

4　结束语

在2014年利用3号机组A级检修的时间按所述方案对下导内挡油管进行改造更换，通过运行观察，效果良好，改造前后运行图片见图1。目前我厂4台机组的下导内挡油管均进行了改造更换。

天一电厂机组自投运以来一直存在的下导轴承油槽甩油缺陷和隐患，通过对下导轴承内挡油管结构的改造和对下导轴承循环排油油路的改善，困扰我厂多年的下导轴承甩油问题得到了彻底的解决，有效提高了机组运行的安全性和运行环境。

图1