蓮湖壩水電站水導軸承潤滑系統的改造

黃柳軍

（南寧市川水發電設備技術有限公司，廣西 南寧 530031）

蓮湖壩水電站裝機3臺貫流定漿臥軸軸伸式水輪發電機組，電站最高水頭3.7 m，額定水頭3.4 m，水輪機機型為GD008-WZ-200，轉輪名義直徑為2 m，電站于2002年投產發電。

1 存在問題

一直以來，機組未能正常運轉，原因如下：

（1）機組安裝投入運行之初，電站就進行改制易主，電站在投運初期管理較為混亂，機組未能得到正常的維護與保養，為后期的運行及管理留下了隱患；

（2）水輪機組本身存在著如下問題與結構缺陷：水輪機主軸密封漏水嚴重；水導軸承油潤滑系統存在著設計缺陷：水導軸承右側冷卻潤滑用油沒有設置有油盆，潤滑油直接置于水輪機組內配水環腔內（見圖1）。

圖1 機組改造前的狀態

這樣一來，由高速旋轉的水輪機主軸與封水箱間隙間滲漏出來的水，直接滲入內配水環油腔內，水導軸承潤滑油滲水，而滲有水份的潤滑油，在運行過程中容易形成乳化液，加劇油品的劣化，乳化液會使軸承中的油膜遭到破壞，使其摩擦力增大，導致水導瓦溫升高。加上由于機組容量較小，沒有設置潤滑油冷卻裝置，也導致瓦溫升高，機組無法正常運行，電站損失很大。

2 改造方法

水輪機水導軸承，承受著機組的徑向荷載，潤滑油在軸承間形成油膜，以軸承間油膜的內部摩擦代替軸承的固體干摩擦，從而減輕設備的發熱與磨損，使油和軸承的溫度不致超過規定值，保證設備的安全經濟運行。

而混合有水份的潤滑油，在運行過程中容易形成乳化液，使軸承中的油膜遭到破壞，摩擦力增大，導致瓦溫升高，影響機組正常運行。

通過對電站進行實地考察，結合機組的結構特點，針對主軸密封漏水引起潤滑油滲水及瓦溫升高等問題，我們作了如下結構改進，最終解決了漏水問題。

2.1 增設右側油盆，形成獨立油槽

水輪機防止稀油軸承滲水的主軸密封，結構形式多樣，有盤根密封、橡膠平板密封、端面密封等。但就目前的技術水平而言，高速旋轉的水輪機主軸與密封件，屬于間隙配合，有間隙就必然存在著滲漏，要做到滴水不漏，那是不可能的；且隨著機組運行時間的推移，主軸與密封材料長期摩擦，必然造成密封副的配合間隙加大，漏水增加。

因此，在結構設計時，把導軸承潤滑油直接置于內配水環下腔，而僅僅依靠主軸密封、封水箱的盤根密封與甩水環組合，來完全阻水是不現實的。

為此，我們在內配水環內腔作了如下結構改進：在水導軸承右側增設一套油盆，同時在內配水環法蘭上割開一個直徑為Φ 60 mm的通油孔，用于連通左右油槽的油路；另外在油盆右側主軸上增設一副甩水環（見圖2）。

圖2 機組改造后的狀態

這樣，導軸承潤滑油全部置于左（原機組設置有）右油盆內，形成一個與內配水環完全隔離的油槽，在配水環下腔左側增設一條排水管，用于及時排出腔內積水，防止腔內水位過高，水從油盆與主軸間隙滲入油槽內。經過改造后，由封水箱間隙處滲漏出來的水在新甩水環的作用下，通過離心力甩向配水環空腔內，最后在重力作用下落下，通過新設的排水管排到集水井。

2.2 增設油箱及油冷卻系統，有效降低軸瓦溫升

水導軸承油槽經過以上的結構改進后，導瓦潤滑油全部置于左右兩個油盆內，由于受機組空間布置的限制，新設的右油盆的容量有限。這樣，與改造前潤滑油直接置于配水環內腔相比，油槽容積大為減少，加上原機組沒設置有油循環冷卻系統，這樣改造后，雖然潤滑油系統滲水的問題解決了，但卻又出現了由于油槽容積受限，潤滑油油量不足導致軸承溫度升高的問題，也還會影響機組的正常運行。

為此，經計算按3臺機組同時工作時的用油量，我們增設了一套外置油箱及一套油循環冷卻系統（見圖2），油冷卻器直接安裝在油箱內，冷卻器進出水邊都設有閘閥，以便檢修時使用，油箱的潤滑油由1臺齒輪泵供油，經過液壓操作閥分別經流量調節器后向3臺水輪機導瓦供油，軸承實際供油通過流量調節器調整。

整套外置油箱裝置放置于水輪機主軸中心-2.4 m的機坑地面，由輸油管沿著密封漏水排出的線路反向引至水輪機導軸承油槽內，而熱油則以自流的形式，由回油輸油管送回外置油箱。

這種做法的特點是：

（1）外置增設一臺油箱，解決了由于改設右側油盆導致潤滑油油量不足的問題；

（2）把油箱置于水輪機主軸中心-2.4 m的機坑地面，一方面可以盡量避免改動配水環內的其他零部件，減小改造難度及改造費用，實施起來簡單易行。

更重要的是，方便了機組日常檢修及維護，這是這個改進設計最顯著的特點，對于資金不是很充裕的電站來說，具有一定的參考及實用價值。

2.3 改造工藝

按照上述思路，我們對蓮湖壩的3臺水輪機導軸承潤滑系統進行了改造。根據電站實地測量的數據，設計出增設的零部件的圖紙，首先在生產廠家制作加工了油盆、甩水環、油箱及油冷卻器、油水管路及附件，配備齒輪泵。冷卻器在廠家進行水壓試驗合格。然后在電站安裝：用手提砂輪機現場修整配水環法蘭面光潔平整，配鉆，安裝右油盆，油盆法蘭面用橡膠平板、密封膠水與配水環法蘭面緊密貼合，螺栓把緊。同時現場制作配水環排水管道。最后安裝油箱及油冷卻器，連接輸油、水管路，水壓試驗無滲漏后即可試運行。

3 結束語

按上面的思路與方法，機組改造后運行良好，水導軸承潤滑油系統滲水現象得到徹底解決，軸承溫升正常，電站對改造效果滿意。

這個處理方案的特點，是針對貫流軸伸式機組結構復雜，機組拆裝費時、費力、檢修困難等狀況，在方案設計上，著重考慮采用結構簡單，無須改動水輪機的關鍵零部件，直接在工地配裝的簡單易行的改造方案，避免了把原有的零部件拉回廠家配套改造，節省了改造成本和時間。再者，采用外設的油冷卻循環系統，極大地方便了機組的日常維護、檢修，對小水電站來說是一種比較簡單易行而又行之有效的處理方法。

[1]全玲琴.水輪機及其輔助設備[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

[2]哈爾濱大電機研究所.大電機·水輪機標準匯編[M].北京：中國標準出版社，1996.