軸流轉(zhuǎn)漿機(jī)組發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油處理

王環(huán)東，郭 娟

（吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林省撫松縣 134500）

軸流轉(zhuǎn)漿機(jī)組發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油處理

王環(huán)東，郭 娟

（吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林省撫松縣 134500）

針對石龍電站發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油問題，通過優(yōu)化上機(jī)架、下機(jī)架、推力軸承及上、下導(dǎo)軸瓦的支撐結(jié)構(gòu)，提高了支撐剛度，同時通過降低推力軸承高程、改善油循環(huán)，最終解決了發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油這一重大缺陷，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)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(jī)容量為35MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號SF35-30/6250，額定轉(zhuǎn)速200r/min，額定容量35MW，機(jī)組型式為三導(dǎo)懸式結(jié)構(gòu)，推力軸承與上導(dǎo)軸承共用一個油箱，推力瓦由8塊塑料瓦組成，推力負(fù)荷為586t，上導(dǎo)軸瓦由10塊烏金瓦組成，推力頭與鏡板為一體式結(jié)構(gòu)，推力頭外緣作為上導(dǎo)軸承受機(jī)組的徑向力，下導(dǎo)軸承由12塊烏金瓦組成，調(diào)整方式采用抗重螺栓調(diào)整。

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

1 原因分析

1.1 機(jī)組上、下機(jī)架剛度不足

上機(jī)架為負(fù)荷機(jī)架，承受機(jī)組的推力負(fù)荷，原上機(jī)架中心體與支臂采用大合縫板把和結(jié)構(gòu)，徑向及軸向剛度較小，原下機(jī)架腹板采用單腹板結(jié)構(gòu)，徑向剛度弱，這就導(dǎo)致機(jī)組在運行過程中產(chǎn)生變形影響機(jī)組擺度。

1.2 導(dǎo)軸承瓦支撐件加工精度不夠

導(dǎo)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(qiáng)度過低、楔子板薄厚不均等），隨著運行時間的增長，導(dǎo)軸承間隙不斷增大，超過規(guī)定值，使得擺度增大。

1.3 油箱結(jié)構(gòu)不合理

石龍電站推力上導(dǎo)采用上、下兩個油箱，油箱之間通過兩上導(dǎo)瓦之間空隙及瓦座背側(cè)10×φ24mm的回油孔相連，靜止油位為上導(dǎo)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(dǎo)致無法形成內(nèi)低外高的楔形油面，這樣就給推力頭內(nèi)表面爬油創(chuàng)造了條件，同時原推力冷卻器采用翅片式結(jié)構(gòu)，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(dǎo)瓦處憋壓油位升高，最終導(dǎo)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(jié)合2015年機(jī)組A級檢修，對1號機(jī)上機(jī)架、下機(jī)架、推力上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承進(jìn)行了整體改造，并對推力鏡板的連接型式進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 增加上、下機(jī)架剛度

（1）對原上機(jī)架強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析，根據(jù)分析結(jié)果對上機(jī)架各腹板，翼板等厚度進(jìn)行了調(diào)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(jī)架中的合縫板，改為中心體與支臂在工地焊接一體結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)架的支撐剛度，確保機(jī)架的剛強(qiáng)度滿足機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速要求，對優(yōu)化后的上機(jī)架進(jìn)行有限元分析，保證負(fù)荷機(jī)架中心體下沉量小于1.5mm的設(shè)計規(guī)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(jī)架支臂腹板高度保持不變，每個支臂由單腹板結(jié)構(gòu)改為雙腹板結(jié)構(gòu)，用于提高支架的剛度，同時將下機(jī)架合縫板螺栓由2對優(yōu)化為3對，以增加其穩(wěn)定性。

圖2 推力軸承改造后

2.2 改變導(dǎo)軸承支撐及調(diào)整方式

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

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

2.3 優(yōu)化油箱及推力軸承結(jié)構(gòu)

（1）在保證上機(jī)架與轉(zhuǎn)子間安裝距離不變的情況下，將油槽整體下移，導(dǎo)軸承中心高程及推力支撐高程下移158.5mm，增加了軸系的穩(wěn)定性，同時上導(dǎo)瓦中心線降低115mm，相應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(dǎo)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(huán)阻力過大，導(dǎo)致導(dǎo)瓦腔液面升高問題，潤滑油流動順暢，經(jīng)過導(dǎo)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(nèi)側(cè)，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(hù)，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(jié)構(gòu)的擋油管，可以提高擋油管的加工圓度，避免出現(xiàn)由于擋油管不圓產(chǎn)生離心泵效應(yīng)出現(xiàn)的內(nèi)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(jìn)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(jī)組于2015年12月7日帶額定負(fù)荷24h試運行，推力穩(wěn)定瓦溫最大50.9℃，下導(dǎo)瓦溫最大穩(wěn)定在37.8℃，水導(dǎo)瓦溫最大穩(wěn)定在35.7℃，瓦溫均小于報警溫度55℃；機(jī)組帶額定負(fù)荷時，上導(dǎo)最大擺度0.09mm，下導(dǎo)最大擺度0.12mm，水導(dǎo)最大擺度0.06mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計要求；停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)推力漏油及擺度超標(biāo)問題得到了徹底的解決，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也沒有任何油跡。

4 結(jié)束語

石龍電站發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油問題困擾該電站多年，通過優(yōu)化機(jī)架結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軸瓦的支撐方式、降低推力軸承高程、改善油循環(huán)等方法，最終解決了發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)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(jī)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(fā)電機(jī)上導(dǎo)擺度超標(biāo)處理.大電機(jī)技術(shù)，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(qiáng).水輪發(fā)電機(jī)組下導(dǎo)擺度超標(biāo)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(fā)電機(jī)組振動原因分析.東北電力技術(shù)，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(jī)推力軸承甩油原因探析.裝備制造技術(shù)，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(dǎo)軸承甩油分析及處理.水電站機(jī)電技術(shù)，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(fā)電機(jī)推力軸承甩油處理.水電站機(jī)電技術(shù)，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(tài)機(jī)的抽水蓄能機(jī)組工況轉(zhuǎn)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(jī)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(xiàn)標(biāo)識碼：A 學(xué)科代碼：470.4047 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.020

2016-08-04

王環(huán)東（1974—），男，吉林，吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，高級工程師，主要研究方向：水輪發(fā)電機(jī)組檢修。