軸流轉漿機組發電機擺度超標及漏油處理

王環東，郭 娟

（吉林松江河水力發電有限責任公司，吉林省撫松縣 134500）

軸流轉漿機組發電機擺度超標及漏油處理

王環東，郭 娟

（吉林松江河水力發電有限責任公司，吉林省撫松縣 134500）

針對石龍電站發電機擺度超標及漏油問題，通過優化上機架、下機架、推力軸承及上、下導軸瓦的支撐結構，提高了支撐剛度，同時通過降低推力軸承高程、改善油循環，最終解決了發電機擺度超標及漏油這一重大缺陷，保證了機組的安全穩定運行。

擺度；漏油；腹板；推力

0 引言

松江河梯級石龍水電站裝有兩臺單機容量為35MW的軸流轉槳式機組，發電機型號SF35-30/6250，額定轉速200r/min，額定容量35MW，機組型式為三導懸式結構，推力軸承與上導軸承共用一個油箱，推力瓦由8塊塑料瓦組成，推力負荷為586t，上導軸瓦由10塊烏金瓦組成，推力頭與鏡板為一體式結構，推力頭外緣作為上導軸承受機組的徑向力，下導軸承由12塊烏金瓦組成，調整方式采用抗重螺栓調整。

石龍電站1號機組自2010年投運以來推力軸承一直存在甩油問題，雖進行過多次小規模改造，但均無明顯效果，大約每月需補油一次；另外機組每運行3個月左右，各導軸承擺度就會嚴重超標，最大時下導擺度由原來的0.26mm（下導擺度不大于0.28mm）增大到0.65mm。機組甩出的油霧直接濺至定、轉子內部，嚴重影響機組定、轉子絕緣，同時對下游環境造成了一定的污染，而機組的擺度增大導致瓦溫升高，上導瓦溫最高達55.9℃，已超過報警溫度0.9℃，影響機組的安全穩定運行。

1 原因分析

1.1 機組上、下機架剛度不足

上機架為負荷機架，承受機組的推力負荷，原上機架中心體與支臂采用大合縫板把和結構，徑向及軸向剛度較小，原下機架腹板采用單腹板結構，徑向剛度弱，這就導致機組在運行過程中產生變形影響機組擺度。

1.2 導軸承瓦支撐件加工精度不夠

導軸承支撐件加工精度不高，存在配合間隙（如抗重螺栓鎖定螺母配合間隙過大、絕緣套強度過低、楔子板薄厚不均等），隨著運行時間的增長，導軸承間隙不斷增大，超過規定值，使得擺度增大。

1.3 油箱結構不合理

石龍電站推力上導采用上、下兩個油箱，油箱之間通過兩上導瓦之間空隙及瓦座背側10×φ24mm的回油孔相連，靜止油位為上導瓦抗重螺栓的1/2處，下油箱完全充滿油（見圖1），從圖1中可以看出，隨著油的流動和溫度的升高，下油箱中的油受熱膨脹，由于上、下油箱連通空間有限，下油箱將無法有效地釋放壓力，就導致無法形成內低外高的楔形油面，這樣就給推力頭內表面爬油創造了條件，同時原推力冷卻器采用翅片式結構，其油阻較大，從鏡板泵出來的壓力油無法有效地釋放壓力，從而造成上導瓦處憋壓油位升高，最終導致甩油。

圖1 推力軸承改造前

2 處理方法

為徹底解決上述問題，我們結合2015年機組A級檢修，對1號機上機架、下機架、推力上導軸承、下導軸承進行了整體改造，并對推力鏡板的連接型式進行了改進。

2.1 增加上、下機架剛度

（1）對原上機架強度進行了有限元分析，根據分析結果對上機架各腹板，翼板等厚度進行了調整，腹板厚度由40mm增加到50mm，翼板由30mm增加到40mm，取消了原上機架中的合縫板，改為中心體與支臂在工地焊接一體結構，提高了機架的支撐剛度，確保機架的剛強度滿足機組臨界轉速要求，對優化后的上機架進行有限元分析，保證負荷機架中心體下沉量小于1.5mm的設計規范；將原油槽放大，增大了儲油量，同時增大了軸承檢修空間（見圖2）。

（2）下機架支臂腹板高度保持不變，每個支臂由單腹板結構改為雙腹板結構，用于提高支架的剛度，同時將下機架合縫板螺栓由2對優化為3對，以增加其穩定性。

圖2 推力軸承改造后

2.2 改變導軸承支撐及調整方式

（1）改造后的上導軸承支架與上機架之間采用止口配合及傳遞的方式承受上導軸承力，較原機組導軸承支架與上機架之間采用摩擦力傳力相比，可靠性更高，徑向剛度更大。導瓦安裝間隙采用調整墊片粗調，楔子板精調的方式，楔子板調好后用螺栓及止動墊圈鎖緊。墊塊與軸承支架之間設有絕緣墊，使導瓦與機架絕緣，阻斷軸電流通路。減小了推力頭與上導瓦配合位置的直徑，由1342mm減小到1340mm，將上導瓦由原來的10塊增加到16塊，從而增大了導瓦的周向占積率，降低了導瓦軸承損耗。

（2）將下導瓦原抗重螺栓調整方式改為與上導瓦相同的楔子板結構，采用調整墊片粗調，楔子板精調的調整方式，解決了抗重螺栓鎖定螺母配合間隙過大、絕緣套強度過低磨損而導致瓦間隙變化的問題。

2.3 優化油箱及推力軸承結構

（1）在保證上機架與轉子間安裝距離不變的情況下，將油槽整體下移，導軸承中心高程及推力支撐高程下移158.5mm，增加了軸系的穩定性，同時上導瓦中心線降低115mm，相應油位也降低了115mm；擋油圈距靜止油面的高度由原來的185mm增加到300mm，為避免油位爬升提供了足夠的空間。

（2）將推力頭與鏡板改為分體式結構，推力頭與鏡板采用螺栓連接方式，并用銷釘定位，便于軸線處理在推力與鏡板間加墊，解決了軸線處理時推力頭返廠處理的難題。

（3）改造后油槽為開放式油槽，分為導瓦室和冷卻器室兩部分。所有的氣腔均通過均壓孔連通，消除了原冷卻器油流循環阻力過大，導致導瓦腔液面升高問題，潤滑油流動順暢，經過導瓦及推力瓦的熱油，繞過冷卻器從冷卻器下部流回到推力瓦內側，冷卻器由原上裝式改為落地式紫銅管油冷卻器，便于檢修維護，換熱面積由原來的18m2增大到29.1m2，冷卻效果明顯提高。

（4）將焊接式擋油管更改為螺栓把和結構的擋油管，可以提高擋油管的加工圓度，避免出現由于擋油管不圓產生離心泵效應出現的內甩油問題，在擋油管頂部與推力頭頂部采用“L”型間隙密封，增大了油甩出阻力，進入到“L”型間隙的油滴在離心力的作用下會流回到油槽。

3 運行效果

按上述方法改造后，1號機組于2015年12月7日帶額定負荷24h試運行，推力穩定瓦溫最大50.9℃，下導瓦溫最大穩定在37.8℃，水導瓦溫最大穩定在35.7℃，瓦溫均小于報警溫度55℃；機組帶額定負荷時，上導最大擺度0.09mm，下導最大擺度0.12mm，水導最大擺度0.06mm，遠遠小于設計要求；停機后檢查發現推力漏油及擺度超標問題得到了徹底的解決，發電機轉子也沒有任何油跡。

4 結束語

石龍電站發電機擺度超標及漏油問題困擾該電站多年，通過優化機架結構、導軸瓦的支撐方式、降低推力軸承高程、改善油循環等方法，最終解決了發電機擺度超標及漏油這一重大缺陷。實踐證明以上的處理方法是成功的，也為同類機組處理類似問題提供了借鑒。

[1]李萬緒，魏智民.石泉2號水輪發電機上導擺度超標處理.大電機技術，2000，05：52-53.LI Wanxu，WEI Zhimin.The Solution on Exceeding Admissible Limit of the Upper-guide Bearing Runout of Hydrogenerator Unit 2# for Shiquan Hydropower Station.Large Electric Machine and Hydraulic Turbine，2000，05：52-53.

[2]吳道平，龔強.水輪發電機組下導擺度超標原因分析及處理.江西電力，2006，30（3）：60-64.WU Daoping，GONG Qiang.Treatment and Reason Analysis on Lower Throw Overproof of Hydraulic Generator Set Jiangxi Electric Power，2006，30（3）：60-64.

[3]王千，張恩博，長甸2號水輪發電機組振動原因分析.東北電力技術，2007，08：17-19.WANG Qian，ZHANG Enbo.Vibration Cause Analysis on No.2 Changdian Hydro-generator Unit，Northeast Electric Power Technology，2007，08：17-19.

[4]韋韋.水輪機推力軸承甩油原因探析.裝備制造技術，2009（9）：88-89.WEI Wei.The Hydraulic Turbine Thrust Bearing Flings the Oil Reason to Search Analyzes.Equipment Manufacturing Technology，2009（9）：88-89.

[5]魏棟成.楊明生.二灘水電站推力/下導軸承甩油分析及處理.水電站機電技術，2005，01：40-42.WEI Dongcheng，YANG Mingsheng，Analysis and countermeasures against oil leakage of thrust and guide bearings in Ertan Hydropower Plant.Mechanical&Electrical Technique of Hydro power Station，2005，01：40-42.

[6]馬躍東.龍灘水電站700MW水輪發電機推力軸承甩油處理.水電站機電技術，2010.01：50-52.MA Yuedong.Treatment of oil thrown-off from thrust bearing of 700MW hydro-generator in Longtan Hydropower Station.Mechanical&Electrical Technique of Hydro power Station，2010，01：50-52.

[7]周攀.基于有限狀態機的抽水蓄能機組工況轉換控制.水電與抽水蓄能，2015，1（1）：91-96.ZHOU Pan.The condition transformation control strategy for pumped-storage power station based on finite state machine.Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：91-96.

[8]楊文道，張巖雨，潘菊芳.抽水蓄能機組電動工況啟動的自動控制.水電與抽水蓄能， 2015，1（2）：16-21.YANG Wendao，ZHANG Yanyu，PAN Jufang.The automatic control of the pumped start-up of the pumped-storage unit.Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）：16-21.

How to Deal with the Issues about Swing Function and Oil Leakage of the Axial Flow Kaplan Turbine Unit Generator

WANG Huandong, GUO Juan
（Jilin SongJiangHe hydropower limited liability company、fusong county of jilin province）

Aiming to deal with the issues about the swing function and oil leakage of the generator at Shilong Hydropower Station.By optimizing the upper and lower frames，the thrust bearing and the support structure of upper and lower guide bearings，to improve the firmness and stiffness of supporting structure .Also by reducing heights of the pushing bearing to improve the function of oil circulation，and then ，the issues of swing function and oil leakage will be solved，also the safe and stable operation of the Unit will be ensured.

TM622 文獻標識碼：A 學科代碼：470.4047 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.020

2016-08-04

王環東（1974—），男，吉林，吉林松江河水力發電有限責任公司，高級工程師，主要研究方向：水輪發電機組檢修。