水輪發(fā)電機(jī)推力軸承油霧溢出問(wèn)題處理方案

孫國(guó)煜

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

大型水輪發(fā)電機(jī)推力軸承結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中油流方式不易判斷,在油槽封堵考慮不全面的情況下很容易發(fā)生油霧溢出,造成油霧溢出一直是困擾各電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要問(wèn)題。

1 原因分析及措施

1.1 原因分析

某電站水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)十余年的運(yùn)行出現(xiàn)了油霧溢出現(xiàn)象。電站在檢修期內(nèi)更換了2、3號(hào)機(jī)組推力軸承蓋密封,檢查修復(fù)了兩臺(tái)機(jī)組推力軸承密封蓋的隨動(dòng)油擋,但效果仍不明顯。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn):推力軸承油擋上方存在大量油霧凝結(jié)成的有液體油,同時(shí)機(jī)組吸油霧裝置未完全達(dá)到吸收油霧目的,大量的油霧從油盆溢出,裝置本體在運(yùn)行過(guò)程中也存在油霧外溢,導(dǎo)致墻面受到污染,嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生油霧問(wèn)題計(jì)進(jìn)行了綜合分析,并從油路封堵,結(jié)構(gòu)改造,設(shè)備更新等方面提出了解決方案并明確了安裝操作要求,從而徹底解決機(jī)組油霧問(wèn)題,保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中,油槽中的油隨著轉(zhuǎn)動(dòng)部件高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力被不斷攪動(dòng)外甩,導(dǎo)致油不斷飛濺遇到油槽內(nèi)壁后霧化,隨著甩出油量的增加,油霧聚集到一定的量,便從密封部件與滑轉(zhuǎn)子、推力頭等部件相連接的位置溢出。同時(shí)如果推力軸承油擋上端與油面之間的距離較短,會(huì)導(dǎo)致?lián)跤凸芡鈴綀A度超差與滑轉(zhuǎn)子、推力頭等部件之間出現(xiàn)了泵效應(yīng),如果此時(shí)潤(rùn)滑油的溫度較高,過(guò)高的溫度導(dǎo)致油的運(yùn)動(dòng)黏度降低,油面波動(dòng)幅值變大,進(jìn)而導(dǎo)致油霧容易溢出;再次存在著沿轉(zhuǎn)動(dòng)部件“爬油”的現(xiàn)象,致使油從密封部件與滑轉(zhuǎn)子、推力頭等部件相連接的部位溢出。此外,從結(jié)構(gòu)上看推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方,此處在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中為負(fù)壓區(qū),油槽內(nèi)的氣壓大于外部空間的氣壓,會(huì)導(dǎo)致部分油霧順著推力油擋密封面溢出,長(zhǎng)期處于甩油及油霧溢出故障的水輪機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)設(shè)備造成很多危害,并將影響到正常的工作和設(shè)備壽命,因此,必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從根本上預(yù)防油霧溢出故障的發(fā)生。

綜合分析該電站實(shí)際情況,經(jīng)電站維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè):推力頭與油擋同心度滿足圖紙要求,推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方,推力軸承油擋密封位于機(jī)組風(fēng)路負(fù)壓區(qū),油擋密封處隨著機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行磨損后容易出現(xiàn)間隙,在轉(zhuǎn)子負(fù)壓作用下極易造成推力軸承油霧溢出,為防止負(fù)壓區(qū)的影響,可在油擋上腔引入強(qiáng)迫空氣,以利用高壓空氣實(shí)現(xiàn)氣密封,最大程度防止轉(zhuǎn)子負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生的影響。原機(jī)組吸油霧裝置本體也有油霧溢出,極可能是因?yàn)橛挽F吸出過(guò)多,速度過(guò)快,吸油霧裝置過(guò)濾網(wǎng)無(wú)法及時(shí)有效將大量油霧處理,造成少量油霧溢出,另一方面也可能由于吸油霧裝置長(zhǎng)期運(yùn)行已經(jīng)失效。有鑒于此,急需優(yōu)化該機(jī)組油霧密封結(jié)構(gòu),需要更換原舊式吸油霧裝置,采用新型油霧處理裝置,該處理裝置含有凝油箱、回油泵,油霧處理效果更好,處理能力更大,處理后的潤(rùn)滑油可通過(guò)油泵泵回推力油槽,避免大量油霧溢出后油面降低,結(jié)構(gòu)優(yōu)化后可對(duì)油霧進(jìn)行嚴(yán)密封堵有效解決機(jī)組油霧溢出問(wèn)題。

1.2 處理方案

結(jié)合針對(duì)電站的具體原因分析所給出的處理方案如下。

1.2.1 更換原推力軸承油擋,增加毛刷及密封齒數(shù)量,密封齒采用梳齒加 隨動(dòng)密封組合結(jié)構(gòu)。

1.2.2 更換原舊式結(jié)構(gòu)吸油霧裝置,采用新型油霧處理裝置,為減少油霧管路過(guò)長(zhǎng)造成的壓力損失,增強(qiáng)油霧處理效果,新的油霧處理裝置布置在機(jī)坑內(nèi)下機(jī)架支臂處。

1.2.3 原補(bǔ)氣管路外端增加強(qiáng)迫風(fēng)機(jī)。

1.2.4 原油擋上方的法蘭蓋更換為法蘭,并用管路引至吸油霧環(huán)管,以增加吸油霧效果。

1.2.5 對(duì)推力頭上部平壓孔進(jìn)行封堵,具體詳見(jiàn)圖1、圖2、圖3 、圖4、圖5、圖6。

圖1 推力軸承吸油霧管路優(yōu)化布置圖

圖2 推力軸承強(qiáng)迫補(bǔ)氣管路優(yōu)化布置圖

圖3 推力軸承油擋優(yōu)化布置圖

圖4 補(bǔ)氣及油霧排出路徑剖面示意圖

圖5 強(qiáng)迫補(bǔ)氣路徑俯視示意圖

圖6 吸油霧管路路徑俯視示意圖

圖7 穩(wěn)油蓋位置及間隙調(diào)整要求示意圖

圖8 集油槽位置及間隙調(diào)整要求示意圖

2 安裝要求及注意事項(xiàng)

安裝質(zhì)量是改造成功與否的重要環(huán)節(jié)之一,安裝時(shí)除了嚴(yán)格按照供貨廠家提供的隨機(jī)圖紙執(zhí)行外,下面對(duì)其中一些重要部件的安裝要求和注意事項(xiàng)說(shuō)明如下。

2.1 推力頭、鏡板

檢查推力頭、鏡板圓度,檢查推力頭、鏡板與轉(zhuǎn)子支架同心度,即須保證推力頭外側(cè)與油擋接觸面和機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心同心。

2.2 推力油擋

2.2.1 推力油擋安裝前檢查項(xiàng)

2.2.1.1 確定推力油擋的安裝位置,檢查此位置處推力頭表面是否光滑,如有高點(diǎn)、銹跡需修復(fù)后才可安裝。

2.2.1.2 檢查推力油擋密封齒的完整性,密封齒在精確定位槽內(nèi)應(yīng)活動(dòng)自如,且彈簧力量應(yīng)均勻,要求力量為 3N,不得有卡頓現(xiàn)象。

2.2.1.3 檢查推力油擋是否有磕碰,如有損傷須修復(fù)后再安裝。

2.2.2 推力油擋安裝

2.2.2.1 推力油擋共分 12 瓣,安裝時(shí)按各瓣油擋上的對(duì)應(yīng)標(biāo)記和圖 紙方位將油擋先輕微把合到推力油槽上,把緊力約為 55Nm。

2.2.2.2 每個(gè)合縫位置需均勻涂抹平面密封膠,穿入合縫定位螺栓,輕微把緊各處合縫螺栓,把緊力約為55N,把合后平面密封膠應(yīng)均勻溢出。調(diào)節(jié)推力油擋與推力頭外側(cè)表面之間的間隙為5±0.2mm。 間隙調(diào)整后,如發(fā)現(xiàn)油擋安裝螺栓孔有偏差,應(yīng)及時(shí)對(duì)安裝孔進(jìn)行處理,保證油擋與推力頭的同心度在要求范圍內(nèi)。調(diào)整油擋時(shí),保證合縫面平面密封膠的密封性能不會(huì)受到影響。

2.2.2.3 油擋合縫螺栓把合。把合時(shí)應(yīng)由一人將一處合縫板的螺栓 由內(nèi)圓側(cè)至外圓側(cè)依次把緊,另一人在此合縫板 180 度位置合縫板的螺栓由內(nèi)圓側(cè)至外圓側(cè)依次把緊,兩人須同時(shí)同步進(jìn)行,螺栓把緊力約為 100Nm,保證所有把合螺栓受力均勻。

2.2.2.4 推力油擋安裝完畢后,固定密封齒與推力頭之間單邊間隙應(yīng)為 0.5～0.6mm。

2.2.2.5 將毛刷按圖紙位置裝配到油擋上,毛刷與推力頭外側(cè)接觸面之間應(yīng)為零間隙。

2.2.2.6 將吸油霧管路和補(bǔ)氣管路安裝到推力油擋對(duì)應(yīng)的位置。

2.2.2.7 機(jī)組運(yùn)行前,應(yīng)對(duì)油擋密封齒圓周均勻澆注足量的潤(rùn)滑油。檢查所有安裝螺栓已按照各型號(hào)力矩要求已把緊,清理表面油污和雜物。

2.3 穩(wěn)油板

穩(wěn)油板應(yīng)盡可能水平,平面度盡可能小,最大不超過(guò) 5mm,穩(wěn)油板兩瓣之間的搭接板把合后,搭接板與穩(wěn)油板間隙盡可能小,如有1mm 以上間隙應(yīng)對(duì)搭接板、穩(wěn)油板進(jìn)行校形,必要時(shí)可在搭接板和穩(wěn)油板之間增加耐油橡膠板增強(qiáng)密封效果。

2.4 穩(wěn)油蓋

穩(wěn)油蓋(φ4224(0～+0.2))與推力頭(φ4220(0～+0.5)) 外圓單邊間隙理論(1.75～2.1mm),如下導(dǎo)擺度較小,可適當(dāng)減小穩(wěn)油蓋與推力頭間隙至 0.5～0.6mm。同時(shí),需保證穩(wěn)油蓋合縫無(wú)間隙,允許局部有間隙。

2.5 集油槽和鏡板

檢查并保證集油槽與鏡板間隙滿足圖紙要求(0～+0.3mm),確保密封效果。

2.6 強(qiáng)迫補(bǔ)風(fēng)機(jī)

強(qiáng)迫補(bǔ)氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量可調(diào),一般設(shè)置為 10 個(gè)檔位,詳見(jiàn)圖9,油擋新安裝時(shí)密封齒未磨損,風(fēng)量可調(diào)至最低檔位,隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng),密封齒會(huì)出現(xiàn)不同程度磨損,根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況,強(qiáng)迫補(bǔ)氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)檔位可逐漸加大。

圖9 強(qiáng)迫補(bǔ)氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)檔位

2.7 吸油霧裝置

吸油霧裝置吸油霧管路前端設(shè)置有限流裝置,檔位可調(diào),油擋新安裝時(shí)可置于中間檔位,機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間可置于高檔位, 以達(dá)到較好的油霧處理效果。定期清理吸油霧裝置集油盒以保證良好的吸油效果。

3 結(jié)語(yǔ)

基于以上的處理方案,通過(guò)更換推力軸承油擋,吸油霧裝置,補(bǔ)氣管路等方式并對(duì)安裝標(biāo)準(zhǔn)提出嚴(yán)格要求,可有效改善推力軸承油槽內(nèi)循環(huán)油路,改善機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的油霧溢出。經(jīng)電站改造運(yùn)行后反饋實(shí)際效果良好,有效解決了該電站推力軸承油霧問(wèn)題。該方案操作便捷、安裝工期較短,可為后續(xù)機(jī)組改造提供解決思路。