潘家口电厂水导轴承进水原因分析及处理

马锦彪，马玉杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

1 潘家口电厂水导轴承作用及其简介

水轮机导轴承是水轮发电机组的重要组成部件，其主要作用在于承受转轮及大轴等转动部分的机械不平衡力，平衡径向力，防止整个转动部分的摆动过大，使机组运行在中心位置附近。潘家口电厂水导轴承采用的稀油润滑油浸式分块瓦导轴承。导轴承为分块瓦式，按照机组轴线分配各轴瓦间隙，间隙的调节采用1：50的楔子板来进行调节，结构较支柱螺钉式简单，简化了制造工艺且检修调整也较支柱螺钉式简单，轴瓦安装维修和刮研都较筒式轴承方便。润滑方式采用稀油润滑，轴瓦大部分浸入油内，并考虑在机组2个旋转方向上有相同特性，所以水导瓦未做偏心设计。在轴承盖板及轴承油槽上均装有接触式油挡，防止油箱内甩油，并且阻挡油雾扩散。导轴承和其支座有足够的强度和刚度使其能够承受在任何可能发生的运行工况出现的最大转速、转速变化和最大径向荷载，并传递到水泵水轮机顶盖上。水导轴承允许主轴轴向移动。

其主要组成有水导油盆、轴瓦、冷却器、挡油环等设备组成。轴承体采用钢板焊接制造，轴瓦采用巴氏合金和铸钢材料。厂内生产时通过超声波探伤对巴氏合金与铸件的结合情况进行检查，至少有95%以上的面积接触，才能确认合格。油箱整体为分瓣结构，用螺栓把合，分瓣油箱由钢板焊接。现场安装时在油箱分瓣面上涂抹密封胶。油箱盖设有观察窗，用于观察油箱内润滑油的循环状况。在下油箱底部设有取油样的放油接口和手阀。冷却器型式为盘香式冷却器，冷却器布置在油箱底部，冷却铜管内通冷却水。机组正常备用条件下，机组油槽油温不得低于15℃。在正常运行条件下，冷却水投入后，轴瓦温度不得超过65℃，轴承油温不得超过65℃。冷却器的冷却水源取自厂内技术供水系统，最大冷却水压0.8MPa。水导轴承润滑油采用46号汽轮机油，主轴轴领旋转，油在离心力作用下经轴领下部升入轴瓦，经上部油箱返回连续循环。水导轴承装配中还设置了测温电阻（测瓦温和油温）、油位计和油混水报警装置。其结构如图1所示。

2 2号机水导轴承进水过程简介及原因分析

2017年底潘家口电厂2号机组检修结束在进行调相压水试验后，水导油混水达到了报警值，对水导轴承用油进行化验后，发现含水量远超报警值。

首先对水导轴承各组合面及水导轴承上盖进行检查，各组合面安装良好无渗漏或进水迹象，故需进一步对水导轴承拆除后进行检查。对水导轴承拆除后检查发现水导轴承内明显存在大量积水。由于水导冷却器型式为水循环水冷，且冷却器装于油槽内部，故怀疑冷却器漏水导致了水导漏水。对水导冷却进行打压试验，30min后压力下降0.5MPa，试验结果如表1。

从试验结果看出水导冷却器确已出现了漏水情况，需对其进行检查处理，在对水导轴承进行拆除将冷却器吊起后检查，发现漏水部位为冷却器分瓣组合处，由于我厂水导冷却器型式为分瓣组合式，分瓣组合处密封采用耐油胶皮进行密封，故怀疑密封损坏导致了漏水，对其进行拆除后发现密封垫确实存在问题，密封垫确已出现了破裂等问题。对密封垫材质进行检查，发现密封垫非耐油胶皮。故导致了水导冷却器漏水。如图2、3所示。

图2 水导组合缝处漏水示意图

在对冷却器进行检查过程中，为查找渗漏点再次进行了一次打压试验，发现水导冷却器虽确存在渗漏现象，但并未形成水流，水导油槽中大量的水不可能全部来自于水导冷却器渗漏，故需进一步对渗水原因进行分析。既然水导冷却器漏水并不严重，水导轴承中大量的水只能从主轴密封处进去。推断主轴密封处进水原因为，调相压气过程中，气体从顶盖进入转轮室，部分气体从转动与固定部分的间隙进入了主轴密封处（如图4中①所示），且由于本次对检修中对主轴密封转动环及固定环进行更换，导致主轴密封转动环与固定环之间配合存在一定的间隙，从而使主轴密封润滑水漏水量增大，大量气体将润滑水压到了大轴处，同时在大轴旋转时在离心力的作用下将水卷入了水导油槽内（如图4中②所示）。

图3 水导轴承组合图

图4 进水情况示意图

3 问题处理与预防

本次水导冷却器漏水原因为密封垫选定错误，最终导致了水导冷却器漏水。在对水导密封垫进行更换后，解决了水导冷却器的漏水问题。此次事故提醒了我们，现市场上各类胶皮的质量参差不齐，提醒各采用外购胶皮自制密封垫时应注意其胶皮质量，并应对其性能进行检测。具体检测方法可采取胶皮到厂后，若为耐油胶皮，可取一小块，将其浸泡入油中24h，胶皮以不发生任何变化为合格，若胶皮发生变形、膨胀等各类缺陷，则为非耐油型胶皮，不应采用。

对于主轴密封配合不严导致水导油槽进水问题，由于此时机组已开始进行调试。且机组原始设计上不具备不拆卸水导轴承就能检查、调整和更换主轴密封元件功能。若对整个水导轴承及主轴密封进行拆卸需要周期较长，故只能采用减少主轴密封润滑水量或采取挡水板的形式防止润滑水进入油槽中。由于减少机组主轴密封润滑水量，可能导致主轴密封温度升高甚至主轴密封烧毁等风险，故未采纳。根据我厂水导轴承与主轴密封的布置结构特点（主轴密封与水导油槽底部之间存在一定间隙），故可采取在空挡处加装挡水罩的方式，防止润滑水沿大轴甩入水导油槽中。具体加装部位如图5挡水罩安装图所示。

图5 挡水罩安装图

挡水罩采用分瓣法兰盘组装而成，挡水罩在运行过程中需与水机大轴同步旋转，由于大轴此处并无止口用于固定挡水罩，为保证挡水罩可靠的固定在大轴上，设计时在两个半法兰盘设计有10mm间隙。整个挡水罩设计如图6所示。

由于在挡水罩两端设计存在间隙，在运行过程中少量水仍可能延此缝隙进入水导轴承内，故需对此检修进行封堵，因橡胶具有良好的压缩性，且加工方便，故在缝隙中加装了10mm厚的防水橡胶板保证其密封性。在全部安装结束后对安装情况进行检查，紧固后法兰间每侧的间隙（即胶皮厚度）应不超过10mm，以确保橡胶板有足够的压缩量及确保挡水罩能预紧安装在主轴上防止脱落。在挡水罩安装结束后，再次进行调相及抽水启动试验，观察挡水罩运行情况良好，水导轴承未再出现进水现象。

图6 挡水罩装配图

4 结束语

本文对潘家口电厂的水导轴承及其运行方式进行了大致介绍，并对本厂发生的水导轴承的进水故障进行了详细地分析研究，对可能存在的问题逐一排查，最终找到问题的原因并将问题处理，确保机组能够安全稳定运行。对于不能从问题根源彻底解决的问题，也制定采取了临时措施。希望通过本文给相关水电厂在出现类似问题时提供一个解决问题的方向。