大型泵站同步電動機內(nèi)甩油問題分析及建議

李繼勇，薛 峰 ，任澤儉

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟南 250109；2.山東潤魯工程咨詢有限公司，山東 濟南 250109）

1 內(nèi)甩油問題的發(fā)現(xiàn)

南水北調(diào)東線臺兒莊泵站工程為南水北調(diào)東線一期工程的第七級泵站，也是長江水進入山東省的第一級泵站，工程于2009 年11 月通過試運行驗收，于2016 年至2018 年期間先后完成了5 臺水泵機組的大修工作，5 臺水泵機組總運行達4.9 萬臺時。

臺兒莊泵站主水泵配套電動機為TL2400-44/3250 立式同步電動機，在近幾年的運行中，部分機組出現(xiàn)下機架上有滴狀透平油的現(xiàn)象，停機后檢修人員對該現(xiàn)象進行仔細排查，未發(fā)現(xiàn)下油缸有滲油點，而電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)子支架輔板上卻有油跡，所以，根據(jù)以上現(xiàn)象綜合判定為電動機在運行過程中存在內(nèi)甩油現(xiàn)象。

隨后，臺兒莊泵站管理人員查閱了2016—2018 年5 臺水泵機組大修過程中的圖片資料，通過圖片資料反應(yīng)，在上機架拆卸后，5 臺電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)子支架輔板上均發(fā)現(xiàn)有不同程度的油跡，因此，可以認為內(nèi)甩油問題為該型機組的普遍問題，而在以前的安裝及大修過程中并沒有引起重視。

2 內(nèi)甩油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

2.1 負壓引起內(nèi)甩油

大型同步電動機定、轉(zhuǎn)子冷卻大都采用強迫空氣冷卻方式，為保證電動機運行時轉(zhuǎn)子能夠得到充分冷卻，轉(zhuǎn)子磁軛上、下平面均裝配向電動機內(nèi)部鼓風(fēng)的風(fēng)扇葉片，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子運行轉(zhuǎn)動時，風(fēng)扇葉片會將氣流推向轉(zhuǎn)子磁極間隙，向轉(zhuǎn)子輸送的氣流經(jīng)過轉(zhuǎn)子磁極空隙后會帶走轉(zhuǎn)子磁極的熱量，此時大部分加熱后的氣流會通過兩臺安裝在風(fēng)道內(nèi)的軸流風(fēng)機排至廠房外部，但仍有部分氣流會沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸向上升，通過推力頭與上油缸上油缸擋油圈之間的間隙后，從推力頭穩(wěn)壓孔排出（臺兒莊泵站立式同步電動機軸承采用SM 系列平面圓形瓦推力滑動軸承結(jié)構(gòu)，見圖1），當(dāng)推力頭軸頸周圈出風(fēng)速度不一致時，就會產(chǎn)生局部的負壓，推力頭內(nèi)側(cè)的油面會在負壓的影響下升高，嚴重時會越過上油缸擋油圈，甩到電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)子支架輔板上，污染電動機。

圖1 SM 推力軸承結(jié)構(gòu)圖

2.2 電動機制造或安裝缺陷

電動機主要的制造及安裝缺陷包括上油缸擋油圈與上機架外沿的同心度不符合要求、推力頭內(nèi)圈與外圈的同心度不符合要求、推力頭內(nèi)圈圓度不符合要求、推力頭軸頸內(nèi)部與電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸頸配合不符合要求等。電動機制造及安裝的缺陷會使推力頭內(nèi)壁與上油缸擋油圈產(chǎn)生一定的偏心，當(dāng)電動機運行時，汽輪機油在推力頭內(nèi)部與上油缸擋油圈之間的各個斷面流速不一致，旋轉(zhuǎn)的汽輪機油會在推力頭內(nèi)部與上油缸擋油圈之間產(chǎn)生較大的壓力脈動，其過程類似于偏心泵的工作原理，此時旋轉(zhuǎn)的汽輪機油會向上竄動，嚴重時會越過上油缸擋油圈，甩到電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)子支架輔板上。

2.3 密封圈磨損或塑性變形

通常在上油缸擋油圈上部裝設(shè)兩道密封圈，與推力頭軸頸內(nèi)部組成滑動密封，從而減少電動機內(nèi)甩油量。電動機經(jīng)過長時間的運行后，密封圈磨損程度加劇，從而導(dǎo)致密封配合間隙增大，降低了密封效果。

另外，推力頭與電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸頸為過盈配合，在推力頭安裝前通常會對推力頭進行加熱處理，推力頭加熱溫度過高，同樣會對裝在上油缸擋油圈上的密封造成影響，使密封圈產(chǎn)生塑性變形，變形后的密封圈同樣會影響密封效果，從而造成內(nèi)甩油油量的增加。

2.4 上油缸油面過高或擋油圈高度太低

由于水的比重比汽輪機油大，當(dāng)出現(xiàn)冷卻器漏水故障時會造成上油缸油面上升，檢修時汽輪機油加注過多也是油面過高的原因，另外上油缸擋油圈高度太低等原因同樣也會造成電動機運行時內(nèi)甩油。

3 處理建議

針對以上描述的產(chǎn)生內(nèi)甩油的原因，提出以下處理建議：

1）針對電動機運行時推力頭軸頸下平面至油面負壓引起內(nèi)甩油，可在機組大修時對推力頭進行處理，通過擴大推力頭穩(wěn)壓孔直徑（擴大至20 mm 左右），降低推力頭內(nèi)外壓差，防止內(nèi)部負壓而使油面吸高甩出。

2）針對電動機制造或安裝的缺陷造成的內(nèi)甩油，可在機組大修時復(fù)核上油缸擋油圈與上機架外沿的同心度、復(fù)核推力頭內(nèi)外圈的同心度，當(dāng)同心度超標時需返廠進行精加工處理，另外，推力頭內(nèi)圓圓度也應(yīng)該在出廠或檢修時進行復(fù)核，通過以上措施以盡可能的消除機組安裝后的偏心現(xiàn)象。

3）針對密封圈磨損或塑性變形造成的內(nèi)甩油，可通過降低推力頭內(nèi)側(cè)粗糙度、更換耐磨密封圈等措施延長密封圈壽命；機組大修推力頭回裝時，應(yīng)采取控制推力頭加熱溫度、更換耐高溫密封圈等措施降低密封圈塑性變形的可能性。

4）針對上油缸油面過高或上油缸擋油圈高度太低造成的內(nèi)甩油，需要在冷卻器回裝后做好耐壓試驗，確保冷卻器完好；需要在機組運行時加強油缸油位的巡視、技術(shù)供水系統(tǒng)工作可靠性的檢查等措施防止冷卻器漏水造成的油面過高；需要在加注汽輪機油時嚴格控制汽輪機油量符合要求，避免加注過多；需要在機組大修時復(fù)核上油缸擋油圈高度及推力頭軸頸下側(cè)深度，在條件允許的情況下適當(dāng)加高上油缸擋油圈高度或改進擋油圈形式以降低內(nèi)甩油油量。

4 結(jié)語

通過對臺兒莊泵站內(nèi)甩油問題的跟蹤，可以發(fā)現(xiàn)電動機內(nèi)甩油的油量短時間內(nèi)基本不大，但隨著運行時間的增長，甩出的汽輪機油會不斷在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子輔板及下機架上積聚，造成電動機臟污。推力頭與上油缸擋油圈之間的密封并不是機組大修時的主控因素，而日常的養(yǎng)護、維修卻無法進行處理，因此仍需要現(xiàn)場運行管理人員在大修工作中精益求精，或在工程管理過程中加強科研投入，改進當(dāng)前電動機上油缸擋油圈、推力頭的結(jié)構(gòu)，消除可能造成內(nèi)甩油的各種因素。