長(zhǎng)河壩水電站3號(hào)機(jī)推力油霧治理

楊兵

摘 要： 目前國(guó)內(nèi)大中型水電機(jī)組存在普遍的推力軸承油霧外溢問題，大量外溢油霧引起風(fēng)洞、下機(jī)架、水車室等部位油污聚集嚴(yán)重，嚴(yán)重惡化設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，此現(xiàn)象已成為水電企業(yè)亟需解決的一項(xiàng)重要技術(shù)難題。本文主要分析介紹長(zhǎng)河壩水電站3號(hào)機(jī)組推力軸承油霧產(chǎn)生的原因、油霧外溢途徑和處理方法思路，為其他電站同類問題處理提供思路及借鑒。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)河壩水電站;推力軸承油霧;產(chǎn)生原因;外溢途徑;改造方法;

1 概述

長(zhǎng)河壩水電站位于甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級(jí)開發(fā)的第10級(jí)電站。長(zhǎng)河壩水庫正常蓄水位1690.00m，死水位1650.00m，具有季調(diào)節(jié)能力，電站總裝機(jī)容量2600MW，采用地下廠房開發(fā)布置方式，廠房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)650MW的水輪發(fā)電機(jī)組。長(zhǎng)河壩1-4號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)以來，推力軸承均存在不同程度的油霧外溢現(xiàn)象，其中3號(hào)機(jī)組最為明顯，發(fā)電機(jī)風(fēng)洞、下機(jī)架、水車室等部位污染嚴(yán)重。油霧長(zhǎng)期附著在風(fēng)洞內(nèi)橋架電纜、定子線棒、轉(zhuǎn)子磁極、空冷器表面等，不僅影響電氣設(shè)備的絕緣性能，同時(shí)發(fā)電機(jī)密閉自循環(huán)通風(fēng)的冷卻方式也會(huì)將大量油霧引至定轉(zhuǎn)子鐵芯通風(fēng)溝、空冷器散熱片等部位，降低發(fā)電機(jī)的冷卻效果，引起發(fā)電機(jī)運(yùn)行溫度升高等問題，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)對(duì)電站的安全文明生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。

2 油霧產(chǎn)生原因

水輪發(fā)電機(jī)組在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下推力頭、鏡板兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，油流會(huì)由壓力高部位向負(fù)壓部位持續(xù)流動(dòng)，引起油槽內(nèi)油流波動(dòng)、翻騰，隨著油槽內(nèi)溫度逐漸升高，油進(jìn)而產(chǎn)生霧化;當(dāng)油槽內(nèi)部壓力積累到一定程度時(shí)，油霧便會(huì)從各密封部位、轉(zhuǎn)動(dòng)與固定部件間隙部位溢出，隨著風(fēng)洞內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，擴(kuò)散至風(fēng)洞內(nèi)各個(gè)部位。

3 油霧外溢途徑分析

3.1 內(nèi)擋油筒與大軸之間溢出

由于內(nèi)擋油筒設(shè)計(jì)高度偏低、與大軸的同心度較差等原因，造成擋油筒無法有效擋油、大軸與內(nèi)擋油筒處間隙不均勻，機(jī)組旋轉(zhuǎn)過程中在推力頭與內(nèi)擋油筒之間、內(nèi)擋油筒與大軸間進(jìn)一步產(chǎn)生負(fù)壓，引起內(nèi)甩油或油霧從此間隙部位直接外溢至推力油槽底部。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際查看，推力油槽下方及大軸上無明顯油污積累，且內(nèi)擋油筒與推力頭之間安裝有密封環(huán)用于防止油霧由此外溢，排查此外溢途徑。

3.2 油槽蓋與油槽組合面、油槽蓋分瓣面之間溢出

油槽蓋與油槽組合面密封不嚴(yán)、油槽密封蓋分瓣組合面密封不嚴(yán)等也可能造成油霧從此溢出;檢修期間已對(duì)油槽蓋及油槽密封蓋密封拆除檢查，密封無損壞，且此部位若密封不到位，會(huì)存在明顯的漏油現(xiàn)象，目前已對(duì)該部位密封進(jìn)行更換，檢查無漏油，排查此外溢途徑。

3.3 推力頭與轉(zhuǎn)子中心體組合面之間溢出

機(jī)組旋轉(zhuǎn)過程中在推力頭與內(nèi)擋油筒之間的油霧不僅可能從內(nèi)擋油筒與大軸之間外溢，也可能由于推力頭平壓通氣孔效果不佳，造成油霧進(jìn)一步爬升至推力頭與轉(zhuǎn)子中心體組合面處，由于此組合面部位高于油槽密封蓋，油霧可直接由此溢出油槽。檢修前期對(duì)該組合面使用透明膠帶整圈封閉，并在膠帶內(nèi)部粘貼1cm寬衛(wèi)生紙封堵組合面;經(jīng)過機(jī)組運(yùn)行一周觀察，衛(wèi)生紙部位無油痕，排查此外溢途徑。

3.4 推力頭與油槽密封蓋之間溢出

原推力軸承油槽蓋分兩層設(shè)計(jì)，下層為油槽蓋，上層為密封蓋，密封蓋分上、下兩腔，上腔兩處接頭接環(huán)管引至定子機(jī)座處利用自然補(bǔ)氣封堵油霧，下腔兩處接頭接環(huán)管引自水輪機(jī)層機(jī)墩吸油霧置用于油霧吸收，密封蓋螺栓把合在油槽蓋內(nèi)圈;密封蓋共12塊，鑄鋁材質(zhì)，單塊重量100Kg，密封蓋密封面內(nèi)徑為3896mm，與推力頭設(shè)計(jì)單邊間隙0.5-0.6mm。

原油槽密封蓋采用上、中、下三層接觸式油擋密封形式，油擋材質(zhì)為聚四氟乙烯材料。拆除油槽密封蓋檢查發(fā)現(xiàn)，密封蓋上層油擋磨損嚴(yán)重，且油擋存在部分彈簧發(fā)卡現(xiàn)象;中層油擋輕微磨損，下層油擋幾乎無磨損。由于單塊油槽密封蓋過重，螺栓無法有效把合固定，密封蓋存在明顯的下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致中下兩層油擋幾乎未起到密封作用，上層油擋由于磨損過快，密封效果變差，油霧從此部位大量外溢。同時(shí)推力油槽僅在水輪機(jī)層機(jī)墩處設(shè)置一處吸油霧裝置，由于管線過長(zhǎng)、風(fēng)量損失過大、吸油霧裝置功率過?。?.75KW）等原因造成吸油霧裝置長(zhǎng)期無明顯積油，未起到有效的油霧吸收效果;自然補(bǔ)氣由于補(bǔ)氣量不足，對(duì)油霧外溢也未起到有效阻擋作用，確定此部位為油霧外溢的主要途徑。

4 處理思路及方法

對(duì)于推力軸承油霧外溢的處理采用油霧吸收和堵截相結(jié)合的方式，一方面補(bǔ)充吸油霧裝置數(shù)量增加油霧的吸收量，一方面改進(jìn)油槽蓋密封形式和采用強(qiáng)迫補(bǔ)氣對(duì)未有效吸收的油霧進(jìn)行封堵，保證油霧被充分吸收。

4.1 油槽密封蓋換型

新裝密封蓋采用質(zhì)量較小的合金材質(zhì)，大大降低了密封蓋重量，有效解決了密封蓋下沉問題，密封蓋安裝后塞尺檢查上、中、下三層密封間隙均勻;同時(shí)對(duì)新油槽蓋密封齒材質(zhì)和形式也進(jìn)行調(diào)整，新密封齒采用耐磨性能更好、耐腐蝕的的高分子合成材料，上下層密封采用梳齒及接觸式油擋形式，中層密封采用梳齒密封，大大提升了密封蓋的密封性能，新增的6層梳齒密封有效解決了由于接觸式油擋長(zhǎng)期運(yùn)行磨損造成的油霧外溢量驟增問題。

4.2 油霧吸收裝置改造

新裝密封蓋共設(shè)置8處油霧出口，其中4處布置在密封蓋下腔側(cè)面，4處布置在密封蓋表面，分別引至下機(jī)架對(duì)稱布置的兩套吸油霧裝置（1.0KW）;吸油霧裝置布置在下機(jī)架可大大減少管線長(zhǎng)度，提高油霧吸收能力，同時(shí)吸油霧裝置配置回油泵，通過裝置內(nèi)液位控制可將積油定期自動(dòng)打回至油槽，保證推力軸承油位滿足運(yùn)行要求。

4.3 強(qiáng)迫補(bǔ)氣裝置改造

新裝油槽蓋共設(shè)置4處補(bǔ)氣口，分別接至對(duì)稱布置在風(fēng)洞內(nèi)的2套強(qiáng)迫風(fēng)機(jī)（1.0KW），補(bǔ)氣口部位均設(shè)置限流裝置，用于調(diào)整補(bǔ)氣風(fēng)量，對(duì)通過油槽蓋下腔密封的油霧進(jìn)行有效阻擋。

5 結(jié)語

本文對(duì)長(zhǎng)河壩推力軸承油霧產(chǎn)生的途徑進(jìn)行分析探討，并對(duì)油槽密封蓋進(jìn)行換型改造，采用疏、堵相結(jié)合的治理方式，有效處理了油霧外溢問題，目前長(zhǎng)河壩3號(hào)機(jī)推力軸承油霧問題已得到初步成效，后續(xù)還需進(jìn)一步觀察，針對(duì)出現(xiàn)的問題不斷完善，達(dá)到徹底治理的效果。水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承油霧治理問題還需行業(yè)人員共同探索研究，及早將這一共性難題解決，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇磊、戴振宇、鄭超、張強(qiáng) 大崗山水電站4F機(jī)組推力軸承油霧治理，水利水電工程，2020，39（z1）.