彈性油箱試驗及工裝設計

黎永躍

(重慶水輪機廠有限責任公司，重慶 400054)

彈性油箱試驗及工裝設計

黎永躍

(重慶水輪機廠有限責任公司，重慶 400054)

介紹了彈性油箱及裝配的試驗方法及試驗工裝的設計。通過模擬彈性油箱在發(fā)電機組實際運行工況狀態(tài)下的各項技術參數(shù)，驗證產(chǎn)品設計的合理性和產(chǎn)品加工的準確性。結(jié)果表明:通過試驗驗證且合格的彈性油箱完全能滿足發(fā)電機運行要求，從而保證機組的正常運行。

彈性油箱;彈性油箱裝配;工裝設計

重慶水輪機廠有限責任公司自主設計、制造的四川華能東西關水電站以及其他多個電站的水輪發(fā)電機組均采用了彈性支承推力軸承結(jié)構(gòu)。其中東西關水電站是該公司迄今為止生產(chǎn)的尺寸最大的軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機組。該發(fā)電機采用立式安裝，由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量較大，再加上水輪機具有軸向拉力，采用普通的剛性支承推力軸承結(jié)構(gòu)無法滿足機組的運行要求。為此機組采用彈性支承推力軸承結(jié)構(gòu)。彈性支承推力軸承結(jié)構(gòu)是由12個帶有三波紋的彈性油箱和底環(huán)等零件組成的彈性油箱裝配而成，如圖1所示。為了保證彈性油箱在日后的機組運行中正常工作，在制造裝配過程中必須對彈性油箱及彈性油箱裝配工藝進行必要的試驗驗證。

圖1 彈性油箱

1 產(chǎn)品設計要求

1)對全部油箱抽真空至殘余壓力為666 Pa，然后向油箱內(nèi)充以純凈干燥的L－TSA46透平油。充油系統(tǒng)進入止回閥前的油壓為0.8 MPa(此時止回閥彈簧壓力為0.2 MPa)，充油時油溫和彈性油箱溫度盡可能接近25℃。在彈性油箱伸長量為1 mm左右時分別作好標記，檢查各個部位有無漏油現(xiàn)象。

2)必須對彈性油箱頂面進行加工，檢測底環(huán)底面至調(diào)整環(huán)頂面尺寸為500±0.025mm。

3)應用專用工具對整個彈性油箱進行1 150 t載荷試驗，試驗時間為72 h，不得出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。用百分表檢查每個彈性油箱的壓縮量，此時應為0.33 mm。

4)步驟3)檢驗合格后將載荷提高至1 380 t，試驗8 h，不得出現(xiàn)滲油現(xiàn)象，并記錄壓縮量。

2 試驗要求

考慮到對φ2900的圓環(huán)整體加載到1 380 t所需專用工裝耗資較大，且準備周期較長，結(jié)合該公司的實際情況，將整體加載試驗改為單個油箱的承載試驗和整體滲漏試驗［1－3］。試驗項目調(diào)整如下:按步驟1)要求對單個油箱進行抽真空及充油試驗;單個油箱的承載滲漏試驗在200 t油壓機上進行;將12個彈性油箱組裝成整體，高度加工到500±0.025 mm，按步驟1)要求抽真空及充油，再用專用工裝將彈性油箱的高度限制，對油箱充以1 MPa的壓力油作整體滲漏試驗。這相當于整體給彈性油箱加載，加載載荷高于實際運行情況。

3 單個油箱的抽真空及充油試驗及工裝設計

單個油箱與封油座裝配在一起，構(gòu)成單個油箱試驗體。在自然狀態(tài)下油箱內(nèi)充滿空氣，而空氣可以壓縮，若此時進行充油試驗，油箱變形是不準確的。為了獲得與機組運行時相同的條件，必須將油箱抽真空至試驗要求。單個油箱的抽真空及充油原理如圖2所示。用管道將圖2中各件聯(lián)結(jié)于一體，儲油箱內(nèi)的L－TSA46透平油經(jīng)過濾后盛于油盒中加熱至40℃，且無氣泡產(chǎn)生，然后自然冷卻，保證油溫和彈性油箱溫度均接近25℃，溫差應控制在1℃以內(nèi)。當兩者溫差過大時應根據(jù)產(chǎn)品設計給出的油溫與壓力關系曲線調(diào)整充油壓力。

圖2 單個油箱抽真空及充油原理

3.1 實驗過程

1)關閉閘閥4和6，開啟閘閥3，啟動真空泵1，抽至殘壓為666 Pa，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2)關閉閘閥3和真空泵1，開啟閘閥6，讓儲油箱內(nèi)的油自然流入彈性油箱內(nèi)，直至充滿為止。然后關閉閘閥6，并在彈性油箱頂面周圍均勻布置4個百分表。

3)打開閘閥4，啟動油泵5，充以1 MPa潔凈干燥的L－TSA46透平油，然后觀察百分表的讀數(shù)。當彈性油箱伸長量約為1 mm左右時，計算4個百分表變化的平均值，該值即為該彈性油箱的伸長量。關閉閘閥4和油泵5，穩(wěn)壓30 min，觀察壓力表9，不得出現(xiàn)滲漏降壓現(xiàn)象。如有滲漏，應及時處理。

4)拆除抽真空及充油裝置，將封油座上止回閥的鋼球塞入，旋入螺塞擰緊。

3.2 工裝設計

在抽真空及充油試驗中有3個重要工裝:①抽真空及充油裝置;②封油座;③專用接頭。下面簡要介紹一下封油座和專用接頭。

1)封油座。用于檢驗單個彈性油箱承載能力及滲漏。封油座由底板、止回閥、壓力表等組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2)專用接頭。是聯(lián)結(jié)抽真空及充油裝置與封油座的重要部件，能調(diào)節(jié)封油座上止回閥的“開”“關”狀態(tài)，從而完成抽真空及充油工作，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 封油座結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 專用接頭結(jié)構(gòu)

4 單個油箱的軸承及滲漏試驗

將前述試驗后帶有1 MPa壓力油的彈性油箱平放于200 t油壓機上，在彈性油箱調(diào)整環(huán)頂面放置墊板，重新調(diào)整百分表位置。對油箱分段分別加載12.5、25、50、75、100、120、138 t壓力，用百分表及封油座上的壓力表分別測出彈性油箱的壓縮量以及內(nèi)部油壓變化值，并作記錄。

上述試驗完成后，加載120 t，穩(wěn)壓72 h。若無滲漏現(xiàn)象則該彈性油箱達到要求。

5 整體滲漏試驗

將12個彈性油箱按設計圖紙裝成一體，按本文要求加工彈性油箱頂面，然后將止回閥彈簧調(diào)至壓力為0.2 MPa方能打開的位置。

按如圖5所示，對彈性油箱進行抽真空及充油試驗，即將彈性油箱倒放使止回閥朝上，進油孔處于最高處。各接口處密封好，按單個彈性油箱的抽真空及充油方法，將整個彈性油箱裝配充滿1 MPa的L－TSA46透平油，調(diào)整專用接頭3使止回閥處于關閉狀態(tài)，然后拆卸整個抽真空及充油裝置。

圖5 彈性油箱抽真空及充油示意圖

將充滿油的彈性油箱按圖6的方式安裝好，重新接上抽真空及充油裝置。將彈性油箱及整個系統(tǒng)可能滲漏處用丙酮洗凈，再涂上白粉以便檢查是否滲漏。擰緊圖6中的各螺母，用百分表檢查兩壓板的平行度，保證距離為500±0.025 mm。開啟試壓泵8直至油壓達到11.5 MPa，穩(wěn)壓8 h，并檢查是否有滲漏。

調(diào)整試壓泵8的溢流閥，使彈性油箱內(nèi)油壓降至1 MPa，穩(wěn)壓30 min，并觀察整個彈性油箱及試驗系統(tǒng)有無滲漏現(xiàn)象發(fā)生。

圖6 安裝方式

6 強度計算

在圖6中螺桿3是主要受力件，必須對其進行強度校核［4－6］。

7 結(jié)束語

通過對所有試驗記錄數(shù)據(jù)的分析，并比對有關的設計參數(shù)，可判斷彈性油箱及其裝配是否符合設計要求、是否滿足機組運行的條件。上述3個電站已運行多年。實踐證明:經(jīng)本試驗檢驗合格的彈性油箱及其裝配的設計和選型是合理的，制造加工是準確的。本試驗成功為該公司今后的產(chǎn)品設計和制造積累了寶貴經(jīng)驗。

［1］白延年.水輪發(fā)電機設計［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1982.

［2］成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2007.

［3］中國葛洲壩集團公司.水輪發(fā)電機組安裝技術［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［4］曹玉華.閆祥安.液壓傳動與控制［M］.天津:天津大學出版社，2009.

［5］張利平.液壓控制系統(tǒng)及設計［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2007.

［6］韋韋.推力軸承彈性油箱漏油處理一例［J］.小水電，2009(5):48－49，56.

(責任編輯 劉舸)

Test and Manufacturing Equipment Design of Elastic Oil Tank

LI Yong－yue
(Chongqing Hydraulic Turbine Co.Ltd.，Chongqing 400054，China)

The design of the elastic oil tank and its assemble test is introduced intensively.The design rationality of the products and the correctness of the manufacturing are verified by simulating the technical parameters of elastic oil tank and its assembling of generator units at the practical operating conditions.The test shows that the qualified elastic oil tank and its assemble can meet the requirement of the generator operation.

elastic oil tank;assemble;design of manufacturing equipment

TH12

A

1674－8425(2014)05－0052－03

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.05.011

2014－01－25

黎永躍(1961—)，男，重慶人，工程師，主要從事水輪發(fā)電機組制造工藝研究。

黎永躍.彈性油箱試驗及工裝設計［J］.重慶理工大學學報:自然科學版，2014(5):52－54.

format:LI Yong－yue.Test and Manufacturing Equipment Design of Elastic Oil Tank［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2014(5):52－54.