龍灘水電站發(fā)電機軸承甩油原因分析及治理

劉 健

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電站發(fā)電機軸承甩油原因分析及治理

劉 健

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

針對龍灘水電站發(fā)電機軸承因甩油而產(chǎn)生油霧的現(xiàn)象,就產(chǎn)生的原因進行了分析和論證,提出了解決方案和具體措施。在機組檢修時對油霧口進行治理技術(shù)改造,經(jīng)運行觀察,運行情況良好,取得了不錯的效果,可供有同類問題的的水電機組借鑒。

吸油霧裝置；吸收口改造；甩油；龍灘水電站

龍灘水輪發(fā)電機為立軸半傘式三相凸極同步發(fā)電機,發(fā)電機型號為SF700-56/16090,發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)采用密閉自循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)。在機組運行中,為了防止推力和導(dǎo)軸承油槽甩油和油霧逸出,在上、下導(dǎo)軸承油槽的上、下部和推力軸承油槽上部都安裝了接觸式油檔,采用密封齒與大軸進行密封,形成無間隙運行,油擋密封齒的材料采用特種復(fù)合材料,具有自潤滑特性。每個油槽都配有吸油霧裝置,在機組運行時,吸油霧裝置投入,將油槽內(nèi)的油霧吸出,機組停機后,吸油霧裝置關(guān)閉。

1 軸承在運行中存在的問題

龍灘電廠總共安裝了7臺機組,首臺機組于2007年5月投入運行,最后一臺機組于2008年年底投入運行,所有機組出現(xiàn)了不同程度的軸承甩油現(xiàn)象,且隨著機組運行時間的延長,呈愈來愈嚴(yán)重的趨勢。軸承甩油,造成發(fā)電機風(fēng)洞、水車室內(nèi)油污染嚴(yán)重,已經(jīng)到了必須處理的程度。

現(xiàn)場對機組檢查,發(fā)現(xiàn)推力軸承甩油特征屬外甩油,所謂外甩油是指油霧從油槽蓋板、油槽外部合縫板等密封部位向外逸出的現(xiàn)象。甩油部位主要是轉(zhuǎn)子中心體與推力頭上平面的接觸面、推力油槽蓋的隨動密封處、推力頭與轉(zhuǎn)子中心體連接螺栓螺紋間隙處。在下導(dǎo)軸承蓋上方,檢查機組推力軸承擋油管與主軸之間只有積灰,沒有發(fā)現(xiàn)油跡,因此判斷推力軸承不存在內(nèi)甩油現(xiàn)象。從1～7號機水車室地板及控制環(huán)區(qū)域的油跡情況,判斷7臺機組的下導(dǎo)軸承均存在外甩油情況,但各臺機組的程度不盡相同。對上導(dǎo)軸承進行檢查后,發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承不存在甩油現(xiàn)象。

圖1 推力軸承裝配示意

2 軸承甩油的原因分析

2.1 溫度影響

機組運行時,潤滑油溫度往往達到30～50 ℃,油槽內(nèi)的空氣體積膨脹,加上旋轉(zhuǎn)件的攪動以及油在離心力的作用下的拋物線運動,油流旋轉(zhuǎn)遇到阻礙而發(fā)生的撞擊等,油槽上部將產(chǎn)生油霧,油霧的不斷積累使油面壓力逐漸增大,當(dāng)油槽油面的內(nèi)壓力大于外部空氣壓力時,油霧便從油槽蓋板密封處逸出。

2.2 結(jié)構(gòu)因素

機組推力油槽直徑6 m,油槽內(nèi)的環(huán)形上擋油板由多塊組合而成,多對徑向垂直組合的法蘭面會阻礙透平油隨機周向流動,接近機組轉(zhuǎn)速的高速旋轉(zhuǎn)透平油會猛烈沖擊垂直組合法蘭,產(chǎn)生大量的飛濺油滴和油霧,也是主要油霧污染源。透平油會在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下產(chǎn)生旋渦效應(yīng),旋轉(zhuǎn)體附近油位下降,油槽內(nèi)、外壁處油位上升。在推力油槽中,透平油還會借助離心力沿推力頭內(nèi)側(cè)爬升到中心體與推力頭的拔合面,經(jīng)未設(shè)置密封推力頭與轉(zhuǎn)子中心體組合面向外溢出,龍灘水電站推力、下導(dǎo)軸承裝配見圖1、2。

圖2 下導(dǎo)軸承裝配示意

2.3 負(fù)壓影響

對于半傘式機組而言,由于轉(zhuǎn)子支臂的風(fēng)扇鼓風(fēng)作用,轉(zhuǎn)子中心體上、下部區(qū)域形成負(fù)壓區(qū),推力油槽密封蓋上部空間處于負(fù)壓區(qū)范圍內(nèi),當(dāng)油槽內(nèi)產(chǎn)生油霧,推力油槽密封蓋內(nèi)的密封體與推力頭外壁摩擦產(chǎn)生的碳粉與油霧混合,形成油泥,造成隨動密封局部不靈活、卡澀,導(dǎo)致隨動密封與推力頭形成不均勻間隙,失去密封作用,風(fēng)道經(jīng)過此處時加速了油槽內(nèi)油霧的吸收,油霧便會從油槽油擋密封齒處逸出,造成外甩油,龍灘機組轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)循環(huán)見圖3。

3 治理甩油采取的技術(shù)措施及效果

3.1 降低油位運行

原下導(dǎo)靜止油位為745 mm,浸沒下導(dǎo)瓦高度97%,此時的油面距擋油管口高度僅為170 mm,不符合大于250 mm的規(guī)定。機組運行后又將油位降670 mm,浸沒下導(dǎo)瓦高度的75%。此時的油面距擋油管口的高度為245 mm,基本接近設(shè)計規(guī)定 250 mm 的要求。原推力油位為1 015 mm,油位剛好在推力油槽上擋油板位置,機組運行時加速了透平油與上擋油板組合面的撞擊,加速油霧生成。已將油位降至970 mm,油位在上擋油板的下部,雖然透平油會在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下產(chǎn)生旋窩效應(yīng),使得油槽外壁處油位上升導(dǎo)致運行時透平油與上擋油板組合法蘭碰撞,但是比起高油位有明顯的好轉(zhuǎn)。

圖3 機組轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)循環(huán)示意

采取降低了發(fā)電機軸承油位后,對甩油情況進行觀察,雖然沒有徹底治理發(fā)電機甩油情況,但是取得了一定的效果,甩油情況得到了一定的緩解。

3.2 重新布置油霧吸收口

在機組推力油槽蓋板、上下導(dǎo)上油擋及下油擋上各留了一個油霧吸收口,直徑均為100 mm,從油霧溢出的通道來分析,油霧吸收口布置在油槽蓋上不是很合適,只能夠吸收一小部分油霧,其余油霧通過油槽油擋與大軸之間的雙層密封齒后溢出。正確的設(shè)計應(yīng)該是只需及時吸出突破油槽油擋下梳齒密封鎖,已進入油擋小空腔內(nèi)的油霧,不讓其外泄即可,沒必要連續(xù)吸盡油槽中的全部油霧。

推力軸承油槽油擋分為10瓣安裝,在接觸式密封上、下齒之間均與布置10個油霧吸收口,10個油霧吸收口均勻布置在油擋上,每一塊油擋上面布置一個油霧吸收口,由于受到油擋小腔高度的影響,每一個油霧吸收口通過DN15不銹鋼波紋軟管連接到沿油槽布置環(huán)管上,環(huán)管與原有的吸油霧裝置總管連接,封堵原有的油霧吸收口。

圖4 新布置的油霧吸收口的位置

下導(dǎo)軸承油槽油擋分為12瓣安裝,下導(dǎo)軸承油槽半徑小,因此在接觸式密封上、下齒之間均勻布置6個油霧吸收口,每隔一塊油擋上面布置一個油霧吸收口。每一個油霧吸收口通過DN20不銹鋼波紋軟管連接到沿油槽布置環(huán)管上,通過環(huán)管連接到下導(dǎo)吸油霧裝置總管,封堵原有的油霧吸收口。由于下導(dǎo)軸承上油擋、下油擋均布置了油霧吸收口,吸油霧裝置總管通徑DN100,下導(dǎo)軸承不存在內(nèi)甩油情況,為了保證上油擋小腔內(nèi)的負(fù)壓,因此在下油擋油霧吸收管的法蘭連接處加裝為通徑DN50節(jié)流板,這樣能夠保證上油擋小腔內(nèi)的負(fù)壓,能夠?qū)⑿∏粌?nèi)的油霧吸收干凈,龍灘機組改造的軸承油擋油霧吸收口見圖4。

結(jié)合機組檢修對4號機組推力軸承、下導(dǎo)軸承及5號機組下導(dǎo)軸承重新布置了吸油霧裝置油霧吸收口,改造后運行了快一年時間,甩油情況與改造前相比有了明顯的效果好轉(zhuǎn),風(fēng)洞內(nèi)以及水車室環(huán)形地板以及控制環(huán)的油污已經(jīng)明顯減少,甩油情況治理已經(jīng)取得了明顯的效果。

4 結(jié) 語

龍灘機組通過采取降低油位及重新布置吸油霧裝置油霧吸收口的技術(shù)措施,機組甩油治理取得了顯著的效果,油霧污染明顯的減少,采取措施后的機組運行情況良好,未出現(xiàn)異常情況。將吸油霧裝置油霧吸收口布置在油擋小空腔內(nèi),均勻布置多個油霧吸收口,設(shè)計理念先進,該改造工藝簡單、方便、效果良好,根據(jù)我廠的甩油治理經(jīng)驗及治理后效果,供有同類問題的的水電機組借鑒。

[1]陳秀芝. 水輪發(fā)電機機械檢修[M]. 1版. 北京： 中國電力出版社, 2003．

[2]陳造奎. 水力機組安裝與檢修[M]. 3版. 北京： 中國水利水電出版社, 1998．

[3]顧四行. 小型水電站技術(shù)改造中應(yīng)該注意的幾個問題[J]. 小水電, 2003(1): 12- 15．

(責(zé)任編輯 高 瑜)

Cause Analysis and Treatment of Oil Mist Leakage of Generator Bearing in Longtan Hydropower Station

LIU Jian

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

The oil mist leakage phenomenon is appeared in generator bearing of Longtan Hydropower Station due to oil throwing. The causes of oil mist emergence are analyzed and demonstrated, and the solution schemes and treatment measures are put forward. The absorption mouth of oil mist absorption device is transformed during unit on-routine maintenance period. The actual operation shows that the operation of bearing is in good condition. The treatment of above oil mist leakage can be referred by the turbine-generator with similar problem．

oil mist absorption device; absorption mouth transformation; oil mist leakage; Longtan Hydropower Station

2017- 02- 18

劉健(1981—),男,貴州遵義人,工程師,主要從事水電站機械檢修技術(shù)管理工作．

TK73(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0065- 04