向家壩電站TAH機(jī)組推導(dǎo)油槽接觸式油擋結(jié)構(gòu)分析

劉釗

（向家壩水力發(fā)電廠，四川 宜賓 644612）

1 引言

眾所周知，水輪發(fā)電機(jī)組推導(dǎo)油槽蓋板密封不良會(huì)給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來不小的隱患。根據(jù)國內(nèi)各型水電廠的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，推導(dǎo)油槽蓋板密封的好壞直接決定了發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)的油霧嚴(yán)重程度。一般來說，推導(dǎo)油槽如果采用傳統(tǒng)蓋板，實(shí)際運(yùn)行過程中風(fēng)洞內(nèi)油霧將較為嚴(yán)重；如果采用接觸式油擋，實(shí)際運(yùn)行過程中風(fēng)洞內(nèi)油霧將大大減少。為減少風(fēng)洞內(nèi)油霧造成的系列不良影響，向家壩電站推力油槽沒有采用傳統(tǒng)的迷宮環(huán)固定齒式密封蓋板，而采用了接觸式油擋。

2 傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽密封蓋板應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽蓋板采用迷宮環(huán)固定齒式密封，一般分為上下兩層，每一層端部均采用銅性材質(zhì)，以避免運(yùn)行過程中蓋板與推力頭接觸而刮傷推力頭。推導(dǎo)油槽蓋板密封性能主要靠上下兩層銅齒密封來提供。從各型水電站機(jī)組運(yùn)行情況來看，傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽密封蓋板在應(yīng)用中主要存在如下幾個(gè)方面的問題：

（1）大量的油霧外溢帶走大量油液，使得油槽油位逐漸降低，嚴(yán)重時(shí)將影響軸瓦潤滑和冷卻效果，甚至可能導(dǎo)致燒瓦事故的發(fā)生，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大隱患；

（2）逸出的油霧在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞中與各類粉塵混合在一起形成油泥，附著在定子通風(fēng)槽及定子上下端部，嚴(yán)重影響定子散熱，附著在線棒端部，嚴(yán)重影響線棒的散熱和絕緣性能；

（3）油霧凝結(jié)到風(fēng)洞地面、下機(jī)架以及油槽本體上，形成污染，增大日常維護(hù)的工作量的同時(shí)也增加了維護(hù)人員工作時(shí)的安全隱患。

3 向家壩TAH機(jī)組推導(dǎo)油槽接觸式油擋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在細(xì)致了解了傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽密封蓋板的應(yīng)用現(xiàn)狀后，向家壩電站為了避免大量油霧從油槽密封蓋與推力頭之間間隙逸出所帶來的不良后果，經(jīng)過與廠家咨詢，在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上提出采用接觸式油擋。

3.1 接觸式油擋整體布置

向家壩推導(dǎo)油槽接觸式油擋總共由12塊密封蓋組成。密封蓋為全接觸式蓋板，主體采用輕質(zhì)鋁合金材料。每兩瓣之間用定位螺栓和緊固螺栓把合。每一塊蓋板上都有一個(gè)呼吸器，每間隔一塊還增加了一個(gè)靠外側(cè)的呼吸器，總計(jì)18個(gè)呼吸器，用于平衡蓋板內(nèi)外壓差。同時(shí)，在對稱方向還設(shè)置了兩根油霧吸收管路用于油霧的排出，油霧吸收管路直接從油霧存儲(chǔ)腔接入，外面連接油霧吸收裝置，對稱的設(shè)計(jì)使得油霧的排出更加均衡，油霧存儲(chǔ)腔內(nèi)的氣流更加穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生嘯叫聲或者紊流進(jìn)而對接觸式密封齒產(chǎn)生影響（如圖1所示）。

3.2 接觸式油擋密封齒設(shè)計(jì)特點(diǎn)

圖1 接觸式油擋整體布置

接觸式油擋的密封性能是靠上下兩層全接觸式密封齒提供的。兩層密封齒之間的空間為油霧存儲(chǔ)腔，用于暫時(shí)存儲(chǔ)油霧。接觸式密封齒為TN系列接觸式耐磨材料，是一種新型的高分子復(fù)合材料。此種材料具有耐磨、耐油、耐高溫、耐老化、耐化學(xué)腐蝕等特性，并具有自潤滑功能,與轉(zhuǎn)軸直接接觸不會(huì)引起轉(zhuǎn)軸發(fā)熱及磨軸的現(xiàn)象,同時(shí)也不會(huì)引起軸系振動(dòng)。制作時(shí)，將接觸式密封齒分成若干小段，每一小段都制成為與推力頭相同的弧度。一般一塊推力蓋板上由8小段接觸式密封齒組成，如果小段分得太多，將增加安裝工作量，同時(shí)也增多了小段之間的連接點(diǎn)，加大了漏油隱患。在每段接觸式密封齒外弧側(cè)的兩端安裝有彈簧片，彈簧片伸縮范圍為3～5 mm，安裝調(diào)整好后可以保證接觸式密封齒始終保持與大軸接觸，達(dá)到防止漏油的目的，此外，在密封蓋主體與機(jī)架之間把合螺栓處還采取了絕緣處理，以防止產(chǎn)生軸電流，引起電腐蝕（如圖2所示，圖2為圖1沿A-A剖面）。

圖2 接觸式油擋密封齒設(shè)計(jì)

3.3 接觸式油擋呼吸器

為了減輕推導(dǎo)油槽內(nèi)部油霧壓力，向家壩TAH機(jī)組接觸式油擋上加裝了18個(gè)用于平壓的油霧過濾呼吸器，并在其與密封蓋主體聯(lián)接處加裝了密封墊，避免油霧沿結(jié)合面爬出。呼吸器主要由本體、折流板、集油器等組成，它可以使油霧通過折流板到集油器的過程中，由油霧凝結(jié)成油滴，并返流到油槽內(nèi)，同時(shí)經(jīng)過過濾的空氣被排出，從而達(dá)到濾油和平衡氣壓的作用。

向家壩TAH機(jī)組接觸式油擋上的呼吸器有兩種規(guī)格，本文為了敘述方便，將每一塊蓋板均布置有的呼吸器稱之為呼吸器1，另一種呼吸器稱之為呼吸器2。

呼吸器1共計(jì)12個(gè)，均布置于每一塊蓋板上，用于平衡上層接觸式密封齒內(nèi)外的氣壓，避免過大的負(fù)壓對上層接觸式密封齒產(chǎn)生影響甚至致其密封不嚴(yán)進(jìn)而導(dǎo)致油霧從上層密封齒泄露出去（如圖3所示,其中圖3為圖1沿C-C剖面）。

圖3 呼吸器1布置

呼吸器2共計(jì)6個(gè)，每間隔一塊蓋板布置一個(gè)，用于提前釋放過大的油槽內(nèi)部油霧壓力，避免過大的油霧壓力對下層接觸式密封齒產(chǎn)生影響，繼而致使過多的油霧逸至油霧存儲(chǔ)腔內(nèi)增加上層接觸式密封齒的負(fù)擔(dān)甚至通過上層密封齒泄露出去（如圖4所示，圖4為圖1沿H-H剖面）。

圖4 呼吸器2布置

4 向家壩TAH機(jī)組推導(dǎo)油槽接觸式油擋優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 接觸式油擋的優(yōu)點(diǎn)

（1）材質(zhì)為鋁合金，設(shè)備質(zhì)量輕盈，便于運(yùn)輸搬放；

（2）整圓由12塊組成，單塊質(zhì)量小，便于安裝拆卸；

（3）每一塊蓋板上有8等份接觸式密封齒，每一等份均能徑向前進(jìn)和后退，前進(jìn)后退量總計(jì)可以達(dá)到3～5 mm，安裝調(diào)整好前進(jìn)量和后退量后可以完全滿足向家壩機(jī)組推力頭擺動(dòng)幅度的要求，并且接觸式密封齒靈敏度高，能緊隨軸的位移做徑向跟蹤，因此可以確保密封齒在軸系徑向擺動(dòng)情況下一直保持和軸無間隙配合運(yùn)行，確保良好的密封性能，進(jìn)而完美地解決傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽蓋板油霧逸出量過多的問題。

4.2 接觸式油擋的缺點(diǎn)

向家壩TAH機(jī)組推導(dǎo)油槽接觸式油擋的缺點(diǎn)主要在于造價(jià)昂貴、更換成本較高。

5 向家壩TAH機(jī)組推導(dǎo)油槽接觸式油擋應(yīng)用展望

根據(jù)國內(nèi)各型水電廠的長期運(yùn)行情況來看，接觸式油擋與傳統(tǒng)推導(dǎo)油槽密封蓋板相比，油霧逸出量大大減少，風(fēng)洞環(huán)境污染也得到減輕，同時(shí)，定子線棒的污染情況得到有效緩解，其絕緣性能和運(yùn)行可靠性比以前有了很大的提高。相信向家壩TAH機(jī)組在未來的運(yùn)行時(shí)段里，這種接觸式油擋的良好密封性能將會(huì)繼續(xù)得到驗(yàn)證，并為向家壩TAH機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行貢獻(xiàn)力量。

[1]羅利均.水電機(jī)組推力油槽蓋板處外甩油及油霧外溢處理[J].水電站機(jī)電技術(shù),2008(1).

[2]張小華，徐興國.水輪發(fā)電機(jī)推力油槽甩油原因分析及處理方法[J].湖南水利水電,2010(05).

[3]唐雪景.接觸式密封在東風(fēng)發(fā)電廠的應(yīng)用[J].貴州水力發(fā)電,2005,19(2).