天一電廠下導軸承甩油處理

鄧必剛

（天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠，貴州 興義 562400）

1　概述

天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠（以下簡稱天一電廠），位于貴州省安龍縣和廣西壯族自治區隆林縣交界處的紅水河上游南盤江上，是紅水河梯級開發的龍頭電站，在紅水河流域開發中具有特殊地位及重要作用，是西電東送的重要電源點，總裝機容量為1 200 MW，裝機4臺。1998年12月首臺機組投運，2000年11月全部投運。

天一電廠發電機由哈爾濱電機廠制造，型號SF300－44/12440，為立式三相同步發電機，具有靜態可控硅勵磁系統和全封閉雙路徑向自循環空氣冷卻系統，水輪發電機為三導半傘式結構。下導軸承在下機架中心體內，主要由下導軸領、下導內擋油管、下導軸瓦、油冷卻器、密封蓋板等組成。運行中下導軸承油路循環的路徑為：軸領旋轉泵油至軸瓦進行潤滑，熱油經軸承座圈排油孔流到冷卻器腔，經熱交換后到軸瓦。

天一電廠機組自投運以來，下導軸承一直存在甩油情況，導致油耗增多，污染機組運行環境，瓦溫升高等后果。下導軸承的甩油既存在內甩油，即機組運轉時，順著擋油管外部產生的爬油形成一定厚度的油膜爬至擋油管頂部后受到離心力的作用向外飛出的過程；又存在外甩油，運行中發生油霧凝結成油滴，掉落到機組水車室。下導軸承的甩油主要是內甩油。

2　下導軸承甩油原因分析

2.1　內擋油管結構不合理

下導內擋油管為分瓣結構，用螺栓連接形成整體，內擋油管外徑為Φ1 650 mm，組合縫立面筋板外徑為Φ1 740 mm，機組運行時，在內擋油管與下導軸領之間作圓周高速運動的透平油改變方向為沿立面筋板向上的軸向運動，透平油會順內擋油管立面筋板往上溢出內擋油管上沿面而甩出。內擋油管上的擋油環及封油環設計位置過低，封油環距內擋上端面100 mm，不能有效封阻油路，機組運行中透平油打在高速旋轉的下導軸領內側，一部分沿下導軸領內側向上運動，另一部分沿下導軸領內側向下運動，向上運動部分會溢過封油環從內擋油管上沿面而甩出。

2.2　下導軸承油槽結構不合理

天一電廠發電機的上、下導軸承結構基本相同，油槽分別同上機架、下機架整體焊接而成，位于機架的中心體內，但上導軸承未出現甩油現象。經分析發現，主要區別在于軸承油槽的結構上的不同：上導軸承座圈高為400 mm，未作為上導密封蓋板基礎，密封蓋與軸承座圈之間有210 mm的空間，機組運行中油路循環路徑很好；下導軸承座圈高度為640 mm，直接作為密封蓋板的基礎，軸承座圈與密封蓋板間無間隙，下導油槽排油回路只在下導軸承座圈上設有8-Φ80的排油孔，在機組運轉中，導致下導油槽排油不暢，軸領泵泵出的油不能快速流出軸承座圈，造成集油過多和油面上升，導致油會從擋油管上沿甩出。

2.3　下導油槽密封蓋滲油

下導油槽內由于溫度高和伴隨不斷產生的油霧，使得下導油槽內氣壓增大。由于下導軸承密封蓋與發電機大軸間是梳齒羊毛氈密封，運行一段時間后，密封效果降低，下導油槽內增大的氣壓將油霧不斷帶出油槽，在下風洞溫度較低的設備表面上冷凝成油滴沿機架蓋板縫隙流到水廠室，造成污染。

2.4　封油環與軸領間隙過大

為防止運行中油位上升，在內擋油管上部設有擋油環和封油環，封油環與下導軸領間有6 mm的單邊間隙，在機組運行中產生的油霧會從該空間溢出，觸碰到大軸凝結后變成油滴而甩出。

綜上所述，天一電廠下導甩油的主要原因是由于內擋油管的結構不合理、油槽排油油路不通暢所導致。機組投運至今，為了處理下導軸承甩油問題，我廠做了大量的工作：采取降低下導運行油位；抬高封油環位置，并在擋油管上部加裝兩圈擋油環；在下機架底部加裝隨動密封油擋防甩油裝置，將甩出的油定期回收，但治標不治本；將下導軸承密封改為不磨軸隨動TNS型接觸式密封，并在軸承密封蓋上安裝了4個油過濾呼吸器，不僅讓下導油槽內增大的氣壓釋放降低，并且能讓過濾的油霧回流到下導油槽，基本解決了下導軸承外甩油。通過上述的改進和探索，雖有一定的改善，但效果并不理想，甩油問題仍然存在。經與哈爾濱電機廠設計人員進行多次溝通交流，為了徹底消除下導軸承的甩油問題，決定采取改造內擋油管結構和改善下導排油通道的方案。

3　下導甩油處理方案

3.1　改變擋油管結構重新制造安裝新擋油管

（1）根據天一電廠機組結構現狀，重新設計制造新的下導內擋油管，新內擋油管內徑為Φ1 626（原內徑為Φ1 630），高為845 mm（原高為850 mm）。內徑改小主要是為了能較好地布置擋油筒。

（2）在擋油管上部設350mm高擋油筒（Φ1797），擋油筒覆蓋分瓣擋油管組合縫板，擋油筒與擋油管上部齊平布置，消除擋油管合縫板因機組運行軸領旋轉引起的油流，阻堵油面上升。

（3）擋油筒圓周方向設13 mm厚油流導向鋁合金板條，鋁合金板條沿機組旋轉反方向布置，鋁條與擋油桶上沿間夾角為25°，用Φ4.8鋁鉚釘固定在擋油桶上，鉚釘不能高于Φ1 806。其設置使擋油管與滑轉子間油流動過程中產生一個向下的引導力，可有效阻止油順著擋油管內壁向上流動，從而避免油從擋油管溢出。

（4）擋油管與下機架間不設定位止口，以便擋油管與軸線同心度的調整。

（5）新下導擋油管改用螺旋形雙層擋油管結構，即擋油管上部與擋油桶形成雙層，擋油桶上的鋁合金板條為螺旋型。為了便于檢修和維護，擋油管仍采用分瓣組合結構。

（6）安裝中，內擋油管組合面、密封面需涂密封膠，組合螺栓和螺母需涂緊固膠。

3.2　減小擋油筒與軸領間的間隙

將擋油桶與軸領間的間隙由原來的6 mm減小至2.5 mm。在軸線方向設四塊擋塊，擋塊上用M16×100的螺栓做頂絲，在安裝中，用頂絲調整內擋油管內壁至下導滑轉子的間隙，要保證四周均達到2.5 mm，且要求間隙均勻。

3.3　封堵大軸滑轉子泵油孔

發電機大軸下導軸領下部設有24-Φ30的泵油孔，是機組運轉中下導油循環的動力源，由于設計泵油孔太多，導致油速過快，運行中容易造成油面上升并產生油霧，油面上升和油霧凝結后，從而導致油從內擋甩出；為此，將泵油孔減少一半，間隔進行封堵，要求封堵面不能高于軸領表面，避免形成微型油泵。

3.4　改善下導油槽排油油路

原下導油槽排油回路只在下導軸承座圈上對應冷卻器的位置設有8-Φ80的排油孔，導致機組運轉中下導油槽排油不暢，容易增大油槽的氣壓和油面升高，也是造成甩油的一個重要原因。改造中在下導軸承座圈上增加32-Φ35排油通孔，通過增加排油孔，使下導油槽排油油路增多，更加通暢。在機組運轉過程中，增強油循環，熱油能較快流向冷卻器腔，從而避免油霧的產生。

4　結束語

在2014年利用3號機組A級檢修的時間按所述方案對下導內擋油管進行改造更換，通過運行觀察，效果良好，改造前后運行圖片見圖1。目前我廠4臺機組的下導內擋油管均進行了改造更換。

天一電廠機組自投運以來一直存在的下導軸承油槽甩油缺陷和隱患，通過對下導軸承內擋油管結構的改造和對下導軸承循環排油油路的改善，困擾我廠多年的下導軸承甩油問題得到了徹底的解決，有效提高了機組運行的安全性和運行環境。

圖1