向家壩電站TAH機組推導油槽接觸式油擋結構分析

劉釗

（向家壩水力發電廠，四川 宜賓 644612）

1 引言

眾所周知，水輪發電機組推導油槽蓋板密封不良會給機組的安全穩定運行帶來不小的隱患。根據國內各型水電廠的實際運行經驗來看，推導油槽蓋板密封的好壞直接決定了發電機風洞內的油霧嚴重程度。一般來說，推導油槽如果采用傳統蓋板，實際運行過程中風洞內油霧將較為嚴重；如果采用接觸式油擋，實際運行過程中風洞內油霧將大大減少。為減少風洞內油霧造成的系列不良影響，向家壩電站推力油槽沒有采用傳統的迷宮環固定齒式密封蓋板，而采用了接觸式油擋。

2 傳統推導油槽密封蓋板應用現狀

傳統推導油槽蓋板采用迷宮環固定齒式密封，一般分為上下兩層，每一層端部均采用銅性材質，以避免運行過程中蓋板與推力頭接觸而刮傷推力頭。推導油槽蓋板密封性能主要靠上下兩層銅齒密封來提供。從各型水電站機組運行情況來看，傳統推導油槽密封蓋板在應用中主要存在如下幾個方面的問題：

（1）大量的油霧外溢帶走大量油液，使得油槽油位逐漸降低，嚴重時將影響軸瓦潤滑和冷卻效果，甚至可能導致燒瓦事故的發生，給機組安全穩定運行帶來巨大隱患；

（2）逸出的油霧在發電機風洞中與各類粉塵混合在一起形成油泥，附著在定子通風槽及定子上下端部，嚴重影響定子散熱，附著在線棒端部，嚴重影響線棒的散熱和絕緣性能；

（3）油霧凝結到風洞地面、下機架以及油槽本體上，形成污染，增大日常維護的工作量的同時也增加了維護人員工作時的安全隱患。

3 向家壩TAH機組推導油槽接觸式油擋結構特點

在細致了解了傳統推導油槽密封蓋板的應用現狀后，向家壩電站為了避免大量油霧從油槽密封蓋與推力頭之間間隙逸出所帶來的不良后果，經過與廠家咨詢，在設計聯絡會上提出采用接觸式油擋。

3.1 接觸式油擋整體布置

向家壩推導油槽接觸式油擋總共由12塊密封蓋組成。密封蓋為全接觸式蓋板，主體采用輕質鋁合金材料。每兩瓣之間用定位螺栓和緊固螺栓把合。每一塊蓋板上都有一個呼吸器，每間隔一塊還增加了一個靠外側的呼吸器，總計18個呼吸器，用于平衡蓋板內外壓差。同時，在對稱方向還設置了兩根油霧吸收管路用于油霧的排出，油霧吸收管路直接從油霧存儲腔接入，外面連接油霧吸收裝置，對稱的設計使得油霧的排出更加均衡，油霧存儲腔內的氣流更加穩定，不會產生嘯叫聲或者紊流進而對接觸式密封齒產生影響（如圖1所示）。

3.2 接觸式油擋密封齒設計特點

圖1 接觸式油擋整體布置

接觸式油擋的密封性能是靠上下兩層全接觸式密封齒提供的。兩層密封齒之間的空間為油霧存儲腔，用于暫時存儲油霧。接觸式密封齒為TN系列接觸式耐磨材料，是一種新型的高分子復合材料。此種材料具有耐磨、耐油、耐高溫、耐老化、耐化學腐蝕等特性，并具有自潤滑功能,與轉軸直接接觸不會引起轉軸發熱及磨軸的現象,同時也不會引起軸系振動。制作時，將接觸式密封齒分成若干小段，每一小段都制成為與推力頭相同的弧度。一般一塊推力蓋板上由8小段接觸式密封齒組成，如果小段分得太多，將增加安裝工作量，同時也增多了小段之間的連接點，加大了漏油隱患。在每段接觸式密封齒外弧側的兩端安裝有彈簧片，彈簧片伸縮范圍為3～5 mm，安裝調整好后可以保證接觸式密封齒始終保持與大軸接觸，達到防止漏油的目的，此外，在密封蓋主體與機架之間把合螺栓處還采取了絕緣處理，以防止產生軸電流，引起電腐蝕（如圖2所示，圖2為圖1沿A-A剖面）。

圖2 接觸式油擋密封齒設計

3.3 接觸式油擋呼吸器

為了減輕推導油槽內部油霧壓力，向家壩TAH機組接觸式油擋上加裝了18個用于平壓的油霧過濾呼吸器，并在其與密封蓋主體聯接處加裝了密封墊，避免油霧沿結合面爬出。呼吸器主要由本體、折流板、集油器等組成，它可以使油霧通過折流板到集油器的過程中，由油霧凝結成油滴，并返流到油槽內，同時經過過濾的空氣被排出，從而達到濾油和平衡氣壓的作用。

向家壩TAH機組接觸式油擋上的呼吸器有兩種規格，本文為了敘述方便，將每一塊蓋板均布置有的呼吸器稱之為呼吸器1，另一種呼吸器稱之為呼吸器2。

呼吸器1共計12個，均布置于每一塊蓋板上，用于平衡上層接觸式密封齒內外的氣壓，避免過大的負壓對上層接觸式密封齒產生影響甚至致其密封不嚴進而導致油霧從上層密封齒泄露出去（如圖3所示,其中圖3為圖1沿C-C剖面）。

圖3 呼吸器1布置

呼吸器2共計6個，每間隔一塊蓋板布置一個，用于提前釋放過大的油槽內部油霧壓力，避免過大的油霧壓力對下層接觸式密封齒產生影響，繼而致使過多的油霧逸至油霧存儲腔內增加上層接觸式密封齒的負擔甚至通過上層密封齒泄露出去（如圖4所示，圖4為圖1沿H-H剖面）。

圖4 呼吸器2布置

4 向家壩TAH機組推導油槽接觸式油擋優缺點

4.1 接觸式油擋的優點

（1）材質為鋁合金，設備質量輕盈，便于運輸搬放；

（2）整圓由12塊組成，單塊質量小，便于安裝拆卸；

（3）每一塊蓋板上有8等份接觸式密封齒，每一等份均能徑向前進和后退，前進后退量總計可以達到3～5 mm，安裝調整好前進量和后退量后可以完全滿足向家壩機組推力頭擺動幅度的要求，并且接觸式密封齒靈敏度高，能緊隨軸的位移做徑向跟蹤，因此可以確保密封齒在軸系徑向擺動情況下一直保持和軸無間隙配合運行，確保良好的密封性能，進而完美地解決傳統推導油槽蓋板油霧逸出量過多的問題。

4.2 接觸式油擋的缺點

向家壩TAH機組推導油槽接觸式油擋的缺點主要在于造價昂貴、更換成本較高。

5 向家壩TAH機組推導油槽接觸式油擋應用展望

根據國內各型水電廠的長期運行情況來看，接觸式油擋與傳統推導油槽密封蓋板相比，油霧逸出量大大減少，風洞環境污染也得到減輕，同時，定子線棒的污染情況得到有效緩解，其絕緣性能和運行可靠性比以前有了很大的提高。相信向家壩TAH機組在未來的運行時段里，這種接觸式油擋的良好密封性能將會繼續得到驗證，并為向家壩TAH機組的安全穩定運行貢獻力量。

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