二灘水電站6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)油槽防甩油分析及處理

謝 林，邵建林，黃國豪

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617100）

二灘水電站6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)油槽防甩油分析及處理

謝 林，邵建林，黃國豪

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617100）

二灘水電站發(fā)電機推力與下導(dǎo)共用一個油槽，自機組投產(chǎn)以來，推力/下導(dǎo)油槽甩油就及其嚴重，雖經(jīng)歷過幾次改造并運行10多年后，防外甩油效果依然不夠明顯，發(fā)電機通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)仍有大量積油，且以6號發(fā)電機最為嚴重。本文主要介紹6號發(fā)電機防甩油處理措施及其效果，對其他類型發(fā)電機油槽甩油處理提供了具有重要的借鑒意義。關(guān)鍵詞：二灘；發(fā)電機；甩油；處理

1 引言

二灘水電站位于金沙江的最大支流-雅礱江下游，距四川省攀枝花市46km。電站裝機容量3300MW，是20世紀我國建成的最大水電站，多年平均發(fā)電量170億kW·h，年利用小時數(shù)5 160 h，水庫具有季調(diào)節(jié)能力。1998年8月，6號水輪發(fā)電機作為首臺機組并網(wǎng)發(fā)電。

在后期運行中，6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)油槽多次出現(xiàn)了不同程度的甩油，通過加高油槽內(nèi)擋圈、增裝拋油環(huán)、加裝葉柵、安放密封盤根、更換頂層蓋板接觸式密封等措施，甩油癥狀得到了緩解，但經(jīng)10多年運行觀察，防甩油效果依然不夠明顯，6號發(fā)電機風(fēng)洞內(nèi)因油霧產(chǎn)生的積油依然較為嚴重。本文在原有防甩油基礎(chǔ)上，在較小油霧逸出通道的方向著手進行了改進。目前，6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)油槽防甩油措施應(yīng)用效果明顯。

2 油槽結(jié)構(gòu)及甩油原因分析

二灘電站發(fā)電機組為半傘式結(jié)構(gòu)，推力頭布置在轉(zhuǎn)子中心體下方，下導(dǎo)軸承與推力軸承均布置在下機架上的同一油槽內(nèi)，采用內(nèi)置式冷卻器內(nèi)循環(huán)冷卻，依靠軸承旋轉(zhuǎn)部件的黏滯泵作用和冷卻油的對流，形成循環(huán)油路。

經(jīng)過10多年運行觀察，結(jié)合推力/下導(dǎo)油槽結(jié)構(gòu)特點，分析油槽仍然外甩油的途徑（見圖1）分別為：

（1）下導(dǎo)瓦擠壓油滴外逸：從下導(dǎo)瓦的結(jié)構(gòu)看，進入進油槽的油除建立油膜外，向上運動的油大部分通過排油溝排入上部油槽，但在推力頭的旋轉(zhuǎn)過程中，仍有一部分油越過排油溝上竄到下導(dǎo)瓦上端非工作面；下導(dǎo)瓦上端非工作面與推力頭間隙之間的潤滑油在動擺度的作用下受到擠壓而成噴射狀直達油槽上層蓋板（固定部分）密封處，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的負壓作用下，油滴連續(xù)越過兩層接觸式密封的間隙從油槽內(nèi)逸出。

（2）呼吸器油霧外逸：油槽上層蓋板上安裝有6個呼吸器，因處于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的負壓區(qū)，大量油霧通過呼吸器被抽出油槽，進入發(fā)電機通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中，逸出的油滴進入發(fā)電機通風(fēng)冷卻密閉循環(huán)系統(tǒng)，對發(fā)電機的磁極線圈、定子鐵心、定子線棒等部件造成污染。

圖1 油槽結(jié)構(gòu)及油滴/油霧外逸途徑

3 采取的應(yīng)對措施及應(yīng)用效果

3.1 下導(dǎo)瓦擠壓油滴外逸處理

為避免從下導(dǎo)瓦擠壓而成噴射狀的油滴直達油槽上層蓋板，采用設(shè)置擋板阻擋油滴外逸通道的方式進行處理。處理方法為：在推力頭凸臺面上安裝10塊寬30 mm、厚4 mm弧形環(huán)氧板來阻擋來自下導(dǎo)瓦自下而上的油滴，每塊環(huán)氧板采用6顆8.8級M8內(nèi)六角螺栓固定。

已知環(huán)氧板中心角琢=36°、密度籽=1.8×103kg/m3、弧形內(nèi)圓半徑R1=2 065 mm、外圓半徑R2=2 095 mm、機組額定轉(zhuǎn)速ne=142.9r/min、飛逸轉(zhuǎn)速nf=279r/min、螺孔數(shù)量N=6、螺孔直徑D=8.5 mm，得出單塊環(huán)氧板體積、質(zhì)量、額定工況與飛逸工況的離心力及螺栓剪應(yīng)力如下：

體積：

質(zhì)量：

定額工況時離心力：

飛逸工況時離心力：

定額工況時螺栓剪應(yīng)力：

飛逸工況時螺栓剪應(yīng)力：

通過有限元分析，環(huán)氧板在額定工況、飛逸工況的徑向變形及應(yīng)力分布如表1、圖2～圖5。

表1

圖2 額定工況徑向變形

圖3 額定工況應(yīng)力分布

圖4 飛逸工況徑向變形

圖5 飛逸工況應(yīng)力分布

查閱相關(guān)資料（GB/T 1303.1-1998），標稱厚度≥1.6 mm的環(huán)氧板拉伸強度為300 MPa；單顆8.8級粗牙M8內(nèi)六角螺栓屈服強度滓S=640 MPa，許用剪切應(yīng)力0.75滓S=480 MPa，新安裝的環(huán)氧板及把合螺栓在額定工況與飛逸工況下產(chǎn)生的應(yīng)力均遠遠小于材質(zhì)本身的強度。

3.2 呼吸器油霧外逸處理

下導(dǎo)油槽接觸式密封齒在理想狀態(tài)下隨推力頭的擺動而產(chǎn)生浮動補償，保持密封齒與推力頭接觸，但在實際運行中，機組轉(zhuǎn)速為142.9 r/min，密封齒與推力頭之間始終存在間隙。該間隙與安裝在油槽蓋板上的呼吸器同時處于轉(zhuǎn)子進風(fēng)口的高負壓區(qū)。處理方法為：（1）取消原有呼吸器，采用堵板將原呼吸器安裝孔封堵；（2）減小油槽內(nèi)油霧沿密封齒間隙逸出的通道，在下導(dǎo)油槽蓋板下端面安裝10塊2 mm厚的鋁制環(huán)形立式擋圈，控制與環(huán)氧板在高度和周向方向上各5 mm間隙，與安裝在推力頭上的環(huán)氧板聯(lián)合作用，來達到減小油霧逸出通道的目的。見圖6。

圖6 采取處理措施示意圖

3.3 處理后的應(yīng)用效果

在該項治理工作實施前，每年的C修間隔期，6號機下導(dǎo)因甩油導(dǎo)致的油位低故障報警次數(shù)高達3～4次，油槽加油又必須停機方可進行，既難以得到調(diào)度同意停機的批復(fù)，又嚴重污染發(fā)電機通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。現(xiàn)場實施上述治理措施后，目前6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)防甩油治理效果顯著，經(jīng)過近1年的運行觀察，6號發(fā)電機未曾發(fā)生油槽油位低報警事件，且風(fēng)洞內(nèi)因甩油和油霧產(chǎn)生的積油得到了明顯改善。

4 結(jié)語

二灘水電站6號發(fā)電機推力/下導(dǎo)油霧甩油治理取得了顯著的效果，通過阻擋甩油路徑、減小油霧外逸通道的方式來進行處理，不失為一種治理策略，此次防甩油治理方法對類似油槽結(jié)構(gòu)的機組甩油治理提供了借鑒性參考意義。

[1]賀蘊谷.二灘6號機組推力下導(dǎo)軸承防甩油改造探討[J].水電站機電技術(shù)，2000（2）.

[2]張建軍.二灘水電站機組水導(dǎo)、下導(dǎo)甩油處理方法[J].四川水力發(fā)電，2002，21（1）.

[3]魏棟成.二灘水電站推力、下導(dǎo)軸承甩油分析及處理[J].水電站機電技術(shù)，2005，28（1）.

[4]段緒芳.二灘水電站推力/下導(dǎo)軸承甩油及油霧防治對策[J].機電設(shè)備，2010（01）.

TK730.8

：B

：1672-5387（2017）03-0037-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.03.011

2016-10-08

謝 林（1986-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機組的檢修維護工作。