大岗山电站发电机油雾问题研究与治理

刘 斌，杨 军，刘江林，宋林隆

（国家能源投资集团有限责任公司，北京100034）

大岗山电站水轮发电机为立轴伞式三相同步发电机，发电机型号为SF650-48/14500，发电机采用双路密闭自循环端部回风的空气冷却方式。发电机设置有上导、推力、下导3部轴承，为防止机组运行过程中推力和导轴承油槽内甩油，在推力和导轴承内挡油圈均设计有挡油板，为防止推力和导轴承油槽外甩油，推力和导轴承油槽盖板采用接触式油挡密封。考虑到机组运行时，各部轴承油雾逸出的问题，发电机各部轴承油槽都配有吸油雾装置，吸油雾装置在机组开机前启动运行，机组停机后停止运行，保证对各部轴承油雾有效吸收。

1 各部轴承油雾情况

大岗山水电站共装有4台单机650MW机组，随机组运行时间增加，轴承甩油现象呈加剧趋势。经检查发现发电机风洞、推力油槽盖板、下机架室及水车室油污染严重，油雾遇冷后液化附着在设备部件上，已严重影响到机组的运行安全。经检查，上导、下导轴承的内甩油和外甩油均不严重，运行一段时间后仅有少量油雾逸出；由于推力轴承的内挡油圈与下导轴承上部空间相通，根据对下导油槽盖板的观察分析，推力轴承内挡油圈3道挡油板的设计有效阻止推力内甩油的可能，而通过观察，推力轴承油槽盖板、油槽外部合缝板等密封部位向外逸出油雾和推力轴承吸油雾装置逸油情况较为严重。

2 油雾外逸的危害

结合已投产水电站的运行情况，如果发电机推力轴承长期存在油雾外溢现象得不到有效解决和治理，其危害主要有以下5个方面：

（1）导致发电机转子磁极、磁轭和定子线棒被污染，而油雾和灰尘在定子铁心通风沟、转子磁极通风沟处堆积，导致发电机通风散热性变差，进而影响发电机的冷却散热效果。

（2）油雾和灰尘长期吸附在绝缘层上，会腐蚀发电机线棒等绝缘，使其绝缘性能下降，加速老化，使得发电机线圈短路或被击穿，给机组的安全稳定运行埋下隐患。

（3）发电机下机架室地板上积油容易使得运行维护人员在日常设备巡回和缺陷处理时滑倒，存在人身伤害安全隐患。

（4）油雾和碳粉吸附在上机架集电环正负极之间的绝缘子上，使其绝缘性能下降，可能会导致转子1点接地保护动作，进而影响机组的安全稳定运行。

（5）油雾产生污染，需要定期安排人员打扫卫生，增加了维护人员的工作量和清洁材料的消耗量。

3 推力轴承甩油的原因分析

大型机组外甩油形成的主要原因：机组在运行时镜板、推力头、轴领带动静止油运动，推力轴承油槽里的热油温度常达到30～50℃，使油槽内的油和空气膨胀，加上旋转件的搅动以及油在离心力作用下的抛物线运动遇到阻碍而产生撞击等，使油槽上部产生油雾，油雾不断累积使油面压力逐渐增大，当油槽内油雾压力大于外部空气压力，在机组运行时强大气流作用下，油滴、油雾从油槽盖板处溢出。

结合大岗山水电站的实际情况，大岗山水电站发电机额定转速为125r/min，且单机容量为650MW，整台机组运行时总重超过1700t，机组高负荷运行时将产生大量摩擦热能，随着油温升高、油体积的膨胀，就会产生大量的油雾；且由于油的自身膨胀及产生的油雾超出油雾区允许容积，导致推力油槽内的压力增高，远远大于外部压力，在此压力作用下油、油雾会通过油槽、管路、呼吸口等密封薄弱处逸出。

为吸收推力油槽产生的大量油雾，大岗山水电站推力轴承盖板上布置有4个吸油雾装置，均匀布置在推力油槽的顶部。该吸油雾装置的工作原理为：通过离心风机将油槽内的油雾吸出，经过前置式的滤网把油雾进行初级过滤后，再经过离心风机的扇叶将油甩回油槽，最后经后置滤网排出洁净空气。由于该吸油雾装置处于发电机转子负压区以及吸油雾装置滤网不能完全过滤油雾的原因，吸油雾装置处反而逸出了大量的油雾。

根据大岗山电站发电机结构设计，发电机采用双路密闭自循环端部回风的空气冷却方式（图1），发电机的冷却需要转子支臂的风扇鼓风作用，在这种鼓风作用下，发电机转子中心体上、下部区域形成负压区，而推力油槽密封盖上部空间及吸收油雾装置的布置均处于该负压区范围内，这样就为推力轴承油雾的逸出和扩散提供了动力，这是大岗山水电站发电机油雾大的主要原因。

图1 发电机通风冷却示意图

4 采取的措施及效果

结合检修期对推力轴承吸油雾装置进行了检修处理，对吸油雾装置滤网进行了更换，以增加吸油雾装置的效率，同时对推力轴承油槽盖板密封、油槽密封等进行了更换，以减小推力轴承逸出的油雾量，但经过运行观察，推力轴承油雾重现象无明显改善。

后经过分析认为，吸油雾装置逸出的油雾是发电机油雾大的主要因素，因此计划将原负压式吸油雾装置更换为平压式吸油雾装置，将吸油雾装置的出口放置在远离转子负压区的下机架内。同时，为了让吸出的油雾尽快液化防止其再次进入空气中，吸油雾装置处出口管路淹没在水中。

对改造后的2号机组与未改造的1、3、4号机组进行对比观察，发现2号机组油雾重现象已得到明显的改善，吸油雾装置的桶内有较多透平油，初步判断该改造已经取得了一定的实际效果。

5 结束语

发电机推力油槽甩油和油污外逸的情况在大型水电站中较为普遍，大岗山水电站2号发电机推力油槽吸油雾装置的改造为其他3台机组的油雾治理提供了思路和方向，在这个过程中积累了大量的生产实践经验，提高了设备经济、安全、稳定性，降低了运行、维护工作量，取得了较好的经济效益，同时也可为其他同类型发电机组提供借鉴和参考。