楓樹(shù)壩2 號(hào)機(jī)組水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)油盆甩油處理

魏雪友

（廣東粵電楓樹(shù)壩發(fā)電公司，廣東 河源517300）

1 基本情況

廣東粵電楓樹(shù)壩發(fā)電有限責(zé)任公司（原名楓樹(shù)壩水電廠）是一座以防洪、供水、灌溉為主并兼顧發(fā)電航運(yùn)的綜合利用的水利樞紐工程。水庫(kù)集雨面積5 150 km2，總庫(kù)容19.32 億m3，正常蓄水位166 m，相應(yīng)庫(kù)容15.35 億m3，死水位128 m，有效庫(kù)容12.5億m3，屬不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)。公司位于珠江流域東江上游，龍川縣境內(nèi)。工程于1970 年5 月動(dòng)工，廠房為壩內(nèi)式廠房，2 臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組于1973年12 月26 日和1974 年11 月29 日投產(chǎn)，總裝機(jī)容量20 萬(wàn)kW（2×100 MW），多年平均發(fā)電量約5.1 億kW·h。水輪機(jī)型號(hào)：HLA835 g-LJ-419；額定轉(zhuǎn)速：136 r/min；額定出力：100 MW；額定水頭：61 m；最大水頭：77 m；最小水頭：49 m；飛逸轉(zhuǎn)速：280 r/min。

2 號(hào)機(jī)組筒式導(dǎo)軸承（外冷式）工作過(guò)程：下油盆隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，使進(jìn)油嘴處獲得靜、動(dòng)壓力，油經(jīng)油嘴及油孔進(jìn)入軸瓦間隙并沿斜油溝向上，然后經(jīng)軸瓦橫向油溝進(jìn)入上油盆的檔油套內(nèi)，檔油套內(nèi)滿后，從溢流板溢出流經(jīng)冷卻器，又進(jìn)入檔油管，降溫后的油經(jīng)回油管排至下油盆，如此往復(fù)（見(jiàn)圖1）。

圖1 筒式（外冷式）導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖

2 號(hào)機(jī)組于2008 年進(jìn)行過(guò)A 級(jí)檢修及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造，該次A 級(jí)檢修及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造對(duì)控制環(huán)、接力器及支持環(huán)（水導(dǎo)軸承座）作了較大的改動(dòng)。更換后的支持環(huán)（水導(dǎo)軸承座）結(jié)構(gòu)為圓柱筒體，與水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)油盆的間隙大約不到20 mm，這也是區(qū)別于1 號(hào)機(jī)（亦即原結(jié)構(gòu)）之處。水導(dǎo)軸承更換了備用瓦，該瓦背面的立筋為焊接結(jié)構(gòu)聯(lián)接，立筋凹入間隔（回油管、液位浮球管與立筋組成的空間）用鐵皮焊接聯(lián)接成柱狀桶面。密封環(huán)曾機(jī)加工表面減小表面粗糙度，以減輕羊毛氈的磨損。增容改造后水導(dǎo)軸承補(bǔ)充加油比較頻繁，甩油比較嚴(yán)重。密封型式為旋轉(zhuǎn)油盆蓋上的羊毛氈與軸瓦背密封環(huán)接觸密封。主要以油霧的方式逸出甩走。年均甩油約250 kg。甩油量與機(jī)組啟停次數(shù)和運(yùn)行小時(shí)成正比。

2010 年11 月B 級(jí)檢修，該次檢修針對(duì)水導(dǎo)的甩油現(xiàn)象，電廠進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)油盆的密封結(jié)構(gòu)改造，改造范圍包括油盆蓋（含密封結(jié)構(gòu)）、水導(dǎo)瓦外筒密封軸套。油盆蓋為哈爾濱通能公司TNT 式旋轉(zhuǎn)油擋，該密封擋板主要靠與水導(dǎo)瓦外筒軸套接觸的彈性自補(bǔ)償碳分子材料密封，為雙層密封板結(jié)構(gòu)，密封板與桶軸通過(guò)彈簧無(wú)間隙接觸，設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)密封板為前進(jìn)1 mm 和后退2.5 mm，設(shè)計(jì)上明顯優(yōu)于原密封結(jié)構(gòu)。水導(dǎo)瓦外筒軸套為分半結(jié)構(gòu)，采用沉頭內(nèi)六角螺絲聯(lián)接組圓。軸套外徑為1 235 mm?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)軸套上部與水導(dǎo)軸承的聯(lián)接由緊定螺釘加下部點(diǎn)焊加端面螺釘聯(lián)接固定方式，與水導(dǎo)箍合面局部存在0.1～0.2 mm 間隙，上端焊M16 螺母用螺釘壓緊定位。但改造后，仍有油霧較大問(wèn)題，未達(dá)到預(yù)期效果（見(jiàn)圖2）。

圖2 接觸式密封裝置示意圖

2 旋轉(zhuǎn)油盆甩油處理

首先排查旋轉(zhuǎn)油盆各道密封，主要有以下6 道密封組成：①旋轉(zhuǎn)油盆底部與卡環(huán)接合面；②旋轉(zhuǎn)油盆組合面；③旋轉(zhuǎn)油盆與油盆蓋接合面；④旋轉(zhuǎn)油盆蓋組合面；⑤水導(dǎo)瓦外筒軸套與水導(dǎo)瓦外筒接合面；⑥旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦外筒軸套接觸面。

①、②、③、④道密封，經(jīng)過(guò)這么多次的甩油返修，在安裝上和密封材料選擇上會(huì)更加小心，所以要做到①、②、③、④道密封無(wú)滲漏不是難事，其中①、②、③道密封在旋轉(zhuǎn)油盆組合后必須用煤油進(jìn)行試漏，試驗(yàn)合格后再進(jìn)行下一步工序安裝，所以這幾道密封比較容易排除。

第⑤道密封是比較容易忽略的一道密封，2010 年旋轉(zhuǎn)油盆蓋密封改造，為配合接觸式密封，增加了水導(dǎo)瓦外筒軸套，軸套底部與水導(dǎo)瓦下法蘭接合的密封滲漏的話，運(yùn)行時(shí)油位升高，油從軸套底部進(jìn)入內(nèi)腔再?gòu)纳喜克Τ?，這一道密封往往在C 修時(shí)不分解檢查；安放油位計(jì)浮筒的水導(dǎo)本體隔腔封板焊縫有多個(gè)砂眼，使外筒套與水導(dǎo)本體之間的空隙變成了儲(chǔ)油箱，而安放油位計(jì)浮筒的水導(dǎo)本體隔腔封板焊縫上多個(gè)砂眼就是該儲(chǔ)油箱進(jìn)出油通道；為了排除第⑤道的密封，應(yīng)對(duì)所有接縫和砂眼進(jìn)行封堵。分解軸套，檢查軸套內(nèi)腔有無(wú)藏油，考慮到水導(dǎo)下法蘭表面較粗糙，軸套與水導(dǎo)下法蘭接觸面接觸密封性較差，將水導(dǎo)軸承下法蘭表面進(jìn)行加工平整，軸套在安裝時(shí)與水導(dǎo)底部接觸面更換Φ5 盤(pán)根，并保證軸套內(nèi)腔密封性。

第⑥道密封是最難點(diǎn)，其組裝后運(yùn)行情況往往看不見(jiàn)摸不著，接觸式密封是近幾年新開(kāi)發(fā)的一種新型密封，在實(shí)際運(yùn)用中有較好的效果，才得以推廣。接觸式密封會(huì)不會(huì)在此應(yīng)用中水土不服呢？在一次B 修中，我們邀請(qǐng)了通能公司廠家協(xié)助，為了排查接觸式密封滑塊卡阻、復(fù)位不靈活、旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦外筒軸套同心情況，后對(duì)接觸式密封滑塊進(jìn)行了更換和調(diào)整（廠家負(fù)責(zé)），并且在安裝時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦軸套間隙進(jìn)行調(diào)整，接觸式密封滑塊行程是-2.5～+1 mm，如果旋轉(zhuǎn)油盆蓋和水導(dǎo)瓦外筒軸套不同心，滑塊會(huì)處在不理想的行程中運(yùn)行，造成滑塊卡阻或不能貼合軸套，密封效果降低。事實(shí)上旋轉(zhuǎn)油盆蓋安裝后，由于空間原因，并不能測(cè)出中心，加上油盆蓋圓周螺栓固定，造成中心徑向無(wú)法位移調(diào)整，所以滑塊是有可能在不理想的行程中運(yùn)行的，如果軸套和油盆蓋都與水導(dǎo)瓦同心，那么油盆蓋與軸套之間的距離是均勻的，是滑塊最理想的運(yùn)行環(huán)境；其次水導(dǎo)瓦外筒軸套圓度沒(méi)有數(shù)據(jù)，如果軸套不圓，滑塊與軸套箍合時(shí)會(huì)存在間隙，也是造成甩油的因素；反復(fù)拆裝不能徹底解決甩油問(wèn)題，可能因?yàn)檫€存在同心度和圓度等不確定因素沒(méi)有排除，所以對(duì)以下數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。

旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙如圖3 所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙

旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離測(cè)量記錄如圖4 所示。

圖4 旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離

水導(dǎo)瓦外筒軸套外徑測(cè)量記錄如圖5 所示。

圖5 水導(dǎo)瓦外筒軸套外徑

根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)分析，旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙過(guò)大，滑塊在超出行程范圍內(nèi)運(yùn)行，靜態(tài)時(shí)滑塊與軸套能緊密貼合，動(dòng)態(tài)時(shí)存在時(shí)有時(shí)無(wú)的間隙，同時(shí)水導(dǎo)瓦外筒軸套圓度偏差和主軸擺度等原因，造成滑塊卡阻、復(fù)位不靈活，進(jìn)而造成間隙甩油。

針對(duì)水導(dǎo)軸承一直甩油嚴(yán)重的問(wèn)題從公司領(lǐng)導(dǎo)到部門(mén)高度重視，在檢修實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題組織專業(yè)技術(shù)人員反復(fù)研究討論，并提出了多個(gè)設(shè)想建議：比如在滑塊上層與下層之間加裝羊毛氈密封，這種改造難度較大，還可能引發(fā)新的問(wèn)題，也讓接觸式密封也失去本身的意義；最后提出一種說(shuō)法和方案得到大家的贊同和認(rèn)可，并對(duì)方案可行性逐步進(jìn)行了完善，即主要認(rèn)為是滑塊在動(dòng)態(tài)時(shí)存在間隙使油霧逸出，加上軸承座（其實(shí)就是一個(gè)圓柱筒體）與旋轉(zhuǎn)油盆之間的間隙偏小，而旋轉(zhuǎn)油盆及油盆蓋的兩種組合面都是突起的，類似于葉輪，致使油盆內(nèi)的油霧加速抽出，從而演變成嚴(yán)重甩油現(xiàn)象。最終決定對(duì)油盆蓋再一次更換改造，結(jié)構(gòu)由兩道接觸式密封改成為一道，在下部增加防油霧逸出風(fēng)扇葉片，使旋轉(zhuǎn)油盆蓋隨主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)壓向下壓來(lái)阻擋油霧逸出，結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6

經(jīng)過(guò)更換改造，水導(dǎo)油位加至280 mm，機(jī)組運(yùn)行超過(guò)50 h，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油位明顯下降。在之后1 年多的油位監(jiān)測(cè)下旋轉(zhuǎn)油盆油位正常，油耗損失量也在合格范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

水導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油盆存在嚴(yán)重地甩油問(wèn)題，造成的危害極大：1）使軸承潤(rùn)滑和冷卻效果不好，容易造成軸承溫度升高，危及到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行；2）使機(jī)組用油量增加，甩出的油對(duì)水質(zhì)造成污染，影響生態(tài)環(huán)境，不利于環(huán)保；3）必須時(shí)刻監(jiān)視油位及軸承溫度，并及時(shí)加油，增加了檢修、維護(hù)及運(yùn)行值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此次改造處理，甩油現(xiàn)象得到很好的遏制，不僅提高了機(jī)組安全水平和經(jīng)濟(jì)效益，還為今后其他機(jī)組類似問(wèn)題的處理積累了經(jīng)驗(yàn)。