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1、溪洛渡右岸机组推导轴承甩油原因分析及处理姬升阳，蔡伟，张永生，孟广林（溪洛渡水力发电厂，永善 云南 657300）摘 要：推导轴承甩油和油雾溢出情况在很多水电厂都存在，本文结合现场实际情况,分析了溪洛渡水电站右岸机组甩油及油雾溢出原因，提出并实施了防止甩油及油雾溢出的一系列措施，经机组运行验证，有效的解决了甩油及油 雾溢出问题，可供其他大型电站参考。关键词：甩油；分析及处理；推导轴承；溪洛渡水电站中图分类号：TK730.3+22文献标识码：B文章编号：1672-5387（2014）05-0023-04表 1 油液逸出通道比较1 引言溪洛渡右岸电站首台机组（13 号）于 2013 年 7 月投运
2、，在机组 72 h 试运行期间，发现推导轴承甩 油现象严重，油槽静止油位从初始的 +6.7 mm 下降 到 -43.6 mm，已超过机组启动的最低油位 -30 mm。后 续投运的机组中，推力、下导轴承均存在不同程度的 甩油，机组运行一段时间后，就需对推导油槽加油。油槽中的润滑油被转动部件高速甩出，使油飞 溅和雾化，当油雾聚集到一定程度就会从密封部件 与转动部件结合处溢出，甩出的油经机组风路循环， 污染上、下风洞和水车室，在下机架、转子支臂等部 位形成黑色的油污，加大了检修、维护的工作量。油 雾进入发电机内就会造成定子线棒、引线、阻尼环、 转子磁极等污染，降低定子绝缘，如果甩油严重，可 能造成油
3、位急剧下降，增加烧瓦的危险性，对机组安 全稳定运行存在极大的隐患，所以解决推导轴承甩 油问题至关重要1。通道逸出方式附着位置动力源逸出量转子、油槽盖、机架盖板 油槽盖、机架盖板吸收装置 集油箱下风洞油循环压力、转子中心体下方负压油槽密封盖油雾、油滴大RTD 接驳装置渗漏油循环压力中油雾吸收装置油雾油雾吸收装置抽吸力大油槽盖呼吸器油雾自然逸出小经分析右岸机组结构和现场查看，推力头和转子连接法兰处有一圈 8 耐油橡胶密封，可以阻止 油从此甩出；内挡油筒上外侧安装的扇形板和推力 头上安装的环板，也阻止了油的爬出，下机架下端的 推力接油槽内，没有任何油渍，说明没有内甩油现 象，从而判断右岸机组甩油属于
4、外甩油。3 油雾外溢及甩油原因分析右岸机组推导轴承结构如下页图 1 所示，推力 轴承与下导轴承布置在同一油槽，推力轴承采用弹 簧束支撑方式，油循环冷却方式为镜板泵外循环，其 油 循 环 工 作 原 理 为 ： 被 油 冷 器 冷 却 的 油 经 22- 764 mm 的回油管到达推导油槽基础环，一部分 油进入镜板和推力瓦之间的间隙，冷却推力瓦和镜 板的同时，在镜板和推力瓦之间形成约 0.05 mm 厚 的压力油膜，避免干摩擦；一部分油进入位于托瓦下 方的弹簧束，冷却推力瓦和托瓦；循环过的油一部分 经 20- 22 mm 的 孔 到 达 位 于 推 力 头 下 端 的2 改造前甩油情况推导轴承甩
5、油主要分为内甩油和外甩油两大 类。内甩油主要是指油雾沿着发电机主轴与挡油圈 的环腔溢出以及从转子中心体与推力头连接螺栓处 甩向转子中心体内部；外甩油主要是指油雾从油槽 盖板溢出，溢出的油经风路循环至上下风洞和定子2。 从推导油槽现场周边油迹可以判断，油雾逸出 主要通道为：油槽密封盖、RTD 接驳装置、油雾吸收装置、油槽盖呼吸器等，各通道逸油程度见表 1。收稿日期：2014-07-31作者简介：姬升阳（1981-），男，工程师，从事水轮发电机组机械检修和维护工作。24水 电 站机 电 技 术第 37 卷20-14 mm（h）20 mm（w）587 mm（L）凹槽内，进入 镜 板 泵 集 油 槽
6、上 方 ， 冷 却 下 导 瓦 后 ， 经 上 方36-100 mm 的排油管排至油槽下方；另一部分油 经镜板上 20-60 mm 的径向通道，在推力头旋转 离心力的作用下，进入镜板外围集油槽内，热油通过回油管进入 12 个油冷却器进行冷却，冷油通过汇油管进入油槽下方的环管中，再经回油管进入油槽，进 入下一个循环。导油槽为接触式密封，密封齿的分瓣处、接触密封齿与旋转部件间均存在不同程度的间隙，大量的油雾 就会从这些间隙逸出，随着空气循环流动进入通风系统，从而对发电机造成污染。（3）转子下方负压较大。由于接触式油挡处在转 子支架进风口的正下方，机组运行时转子支架旋转，在油挡和支架之间产生较强的负
7、压，进一步加剧了 间隙处的甩油和油雾逸出。（4）油槽容积偏小。推导油槽内径为 2 850 mm， 外径为 6 780 mm，最高处约 1 350 mm，用油量为 20 m3，与同电站的其他类型机组相比，油槽空间偏小。受推力油槽容积所限，机组在运转过程中油槽内的油流态较差，油运行中翻滚剧烈，容易从推力油槽盖 顶部与推力头间隙处外溢。4 防止油雾改造针对甩油和油雾溢出现象，电厂技术人员和厂 家对推导油槽结构和甩油点进行了认真分析，并先 后在 13 号机组开展多次尝试，最终在以下几个方面 采取有针对性的措施，在 16 号机组总装、调试期间 实施改进，油雾溢出和甩油现象得到明显改善。4.1 油挡密封改
8、进新油挡由 8 瓣挡油板组合成 1 个密闭圆环，每1 段均能依靠背面的衡力弹簧片径向自由前进、后 退，能紧随大轴的位移做径向跟踪，保持与大轴的零 间隙接触运行。油挡上增加了 2 道 0.5 mm 厚的气密 封板及双层密封齿，同时将原密封盖的接触密封齿全部更换为双层 T 型密封齿（见图 2）。改造后，所有密封由 4 层高分子材料密封齿和上下 2 层气密封板 组成，层与层之间的密封合缝处错开，挡油板分瓣之间的间隙按照 1 mm 进行控制。图 1 原推导油槽剖视图1 镜板 2 内挡油筒 3 密封盖 / 油挡 4 密封盖支座 5 盖板6 档板 7 推力头 8 8 耐油橡胶密封 9 推力头 / 镜板连接
9、 螺栓 10 转子 11 排积油槽 12 油循环管路分析右岸机组油循环路线和油槽内部结构，该机组外甩油的原因主要有以下 4 点：（1）镜板泵油循环造成油槽上部油量增大。整个 油循环采用的是镜板泵外循环方式，油经镜板泵分 两路分别进入镜板泵集油槽和下导瓦，油流量比约为 7:1，推导冷油循环流量约为 640 m3/h，计算得出进入下导瓦的油流约为 91m3/h，进入下导瓦空间的 油量较大；另外镜板泵集油槽与镜板之间采用的是接触式密封，但密封齿处也存在一定的间隙，镜板泵工作点油压约 0.093 MPa，在油压作用下，油从间隙 处进入下导瓦空间，增加了下导瓦处的油量，油槽上 部热油量增多，空气热膨胀，
10、形成油雾，造成油面压 力逐渐增大，在内外压差作用下，油雾从油挡溢出。（2）密封齿密封不严。下导瓦上端只有一个稳油 盖板，推力头侧面没有加工 L 型缓油区，也没有安装挡油环，机组运行过程中，油槽中的油在旋转力的作 用下，会沿着推力头向上直接爬升至油槽上盖板，推图 2 新推导油槽密封盖板气密封板具有优良的自润滑性能，该板本身具 有轻微弹性，磨擦系数极小，耐高温，耐磨，在机组运 行过程中油槽盖板上方为负压区，由于负压的作用， 气密封与轴之间紧密贴合，避免了油雾的溢出。与之前的密封材料相比，新的密封齿材料选用25第 5 期姬升阳，等：溪洛渡右岸机组推导轴承甩油原因分析及处理更加耐磨、耐油、耐腐蚀的高分
11、子材料，在运行中磨损量非常小。密封齿前面与轴接触部分选用 0.4 mm接触面，即减轻了密封齿与轴之间摩擦产生的热量， 又能起到很好的密封作用。同时为了安装的方面，密封盖支座上的所有 螺栓孔增加了钢螺套。4.2 增加 2 道甩油环在下导瓦上方约 150 mm 处增加甩油环 1，甩油 环 1 材料为 10 mm 厚的聚四氟乙烯，由螺栓把合在45 号角钢上，36 块角钢沿推力头周向布置，焊接在 推力头侧面，甩油环 1 与推力头的结合面处设一道6 耐油氟橡胶密封；在甩油环 1 的上方约 70 mm、油挡空腔内增加甩油环 2，材料为 10 mm 厚的不锈 钢板，单边焊接在推力头侧面，具体如图 3。图 5
12、 进排风设备布置面侧，下腔抽气为新增 4 台单台额定功率为 150W 的 吸排油雾机，新增吸排油雾机的出风口接至原呼吸器上，新增吸排油雾机采用 2 台运行、2 台备用的轮换运行方式。当有油雾溢出的时候，油雾在新增的吸 排油雾机下方冷却凝结，当油达到一定重量时，重力单向阀打开，将油释放到油槽内。同时在新盖板上加工 4 个接口，通过 764 和 100 的不锈钢管接 至额定功率为 100 W 原吸排油雾机上，原吸排油雾 机采用 2 台运行、2 台备用的轮换运行方式，与密封 盖垂直的 764 不锈钢管内装焊有阻尼板，油槽 内部油雾经阻尼板过滤后成滴状，油滴重新落入油槽内，减少油雾外溢。为了验证在下挡
13、风板内侧取风的可行性，厂家 设计人员在机组空载工况下，测量了 11 号水轮发电机组运行时，下固定挡风板内和油槽与下转子支架进风口间的压力，测量位置见图 6。测得各点压力值 如表 2 所示。图 3 新增甩油环4.3 增设吸油雾机及补气管路为了平衡油槽内部的压力，增加了 4 台吸油雾 机和 4 套补气管路，吸油雾及补气管路圆周方向成180布置，借助于吸油雾机将油槽内部产生的油雾 及时地排出，通过补气管路进行补气来维持压力的平衡，进排风系统剖面图及布置图如图 4、图 5 所示： 总体结构采用上腔进气、下腔抽气的方式，上腔增加 4 个进气气源，气压取自转子下方的挡风板内图 6测压元件在水平面上的分布表
14、 2 各测点压力值单位：Pa测点编12345压力900629538-436-422图 4 进排风系统剖面图渊下转第 36 页冤36水 电 站 机 电 技 术第 37 卷图 5 溪洛渡电站并网模拟孤岛运行录波图关系，利用右岸电站的孤岛模拟试验，探讨了孤岛运 行方式下一次调频与 LFC 的调节次序和转速死区4 结语关系，对巨型水电站、复杂电网环境的一次调频功能设计，对水电站频率控制的方式优化具有重要意义。频率控制作为电力系统最重要的一种控制，内容十分丰富，溪洛渡电站“一站两调”的双网运行方 式以及存在的孤岛状态，为不同工况下一次调频的研究和试验提供条件。本文以溪洛渡电站一次调频 试验及环境为平台，
15、介绍了水轮发电机一次调频的原理，分析了不同电网机组一次调频与 AGC 的协调参考文献：1魏守平.水轮机调节M.武汉：华中科技大学出版社，2009. 2魏守平，伍永刚，林静怀.水轮机调速器与电网负荷频率控制J.水电自动化与大坝监测，2006，30（1）：18-22.渊上接第 25 页冤从表 2 中可以看出，固定挡风板内与转子支架 下的压力差为 1336974 Pa，从固定挡风板内引出气 源完全能够解决盖板密封处压力低的问题。4.4 加大油槽内空间将原推导油槽的盖板和接触油挡更换，增大油 槽内的空间，油槽的轴向高度增加了约 57 mm。4.5 改进 RTD 接驳装置原来的 RTD 接驳装置出线面板
16、为一个平板，O 型密封圈置于出线面板和底座之间，出线面板把紧后，O 型密封圈受力向内侧挤压，油雾从 O 型密封圈和出线面板外侧溢出；新的出线面板下端增加环 形凸台（见图 7），O 型密封圈在凸台和底座之间，限制了 O 型密封圈的移动，密封作用得到增强，避免了驳盘装置处油雾溢出。5 结论对溪洛渡电站 16 号机组推导轴承改进后，油槽 油位未见下降，上下风洞内未见有油污，推导甩油及 油雾溢出现象明显得到改善；其后又对 17 号、18 号 机组推导轴承实施了同类改进，不同的是由右岸机 组在出厂前对推力头侧面开槽，便于现场安装甩油环。 总之，针对溪洛渡 16 号、17 号、18 号三台机组 推导轴承甩油改进方案的实施，经过 6 个月的运行 表明，取得了明显的改善。为处理溪洛渡电站其他右 岸机组的甩油问题提供了经验，也为其他电站类似问题的处理提供借鉴和参考。参考文献：1于海文，李克健.水电厂设备安装、运行、维护、检修与标准 规范全书M.北京：当代中国音像出版社，20012于兰阶.水轮发电机组安装与检修M.北京：北京电力出版 社，1996.图 7 改进后的 RTD 接驳装置