楓樹壩2 號機組水導旋轉(zhuǎn)油盆甩油處理

魏雪友

（廣東粵電楓樹壩發(fā)電公司，廣東 河源517300）

1 基本情況

廣東粵電楓樹壩發(fā)電有限責任公司（原名楓樹壩水電廠）是一座以防洪、供水、灌溉為主并兼顧發(fā)電航運的綜合利用的水利樞紐工程。水庫集雨面積5 150 km2，總庫容19.32 億m3，正常蓄水位166 m，相應庫容15.35 億m3，死水位128 m，有效庫容12.5億m3，屬不完全年調(diào)節(jié)水庫。公司位于珠江流域東江上游，龍川縣境內(nèi)。工程于1970 年5 月動工，廠房為壩內(nèi)式廠房，2 臺混流式水輪發(fā)電機組于1973年12 月26 日和1974 年11 月29 日投產(chǎn)，總裝機容量20 萬kW（2×100 MW），多年平均發(fā)電量約5.1 億kW·h。水輪機型號：HLA835 g-LJ-419；額定轉(zhuǎn)速：136 r/min；額定出力：100 MW；額定水頭：61 m；最大水頭：77 m；最小水頭：49 m；飛逸轉(zhuǎn)速：280 r/min。

2 號機組筒式導軸承（外冷式）工作過程：下油盆隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，使進油嘴處獲得靜、動壓力，油經(jīng)油嘴及油孔進入軸瓦間隙并沿斜油溝向上，然后經(jīng)軸瓦橫向油溝進入上油盆的檔油套內(nèi)，檔油套內(nèi)滿后，從溢流板溢出流經(jīng)冷卻器，又進入檔油管，降溫后的油經(jīng)回油管排至下油盆，如此往復（見圖1）。

圖1 筒式（外冷式）導軸承結(jié)構(gòu)示意圖

2 號機組于2008 年進行過A 級檢修及導水機構(gòu)改造，該次A 級檢修及導水機構(gòu)改造對控制環(huán)、接力器及支持環(huán)（水導軸承座）作了較大的改動。更換后的支持環(huán)（水導軸承座）結(jié)構(gòu)為圓柱筒體，與水導旋轉(zhuǎn)油盆的間隙大約不到20 mm，這也是區(qū)別于1 號機（亦即原結(jié)構(gòu)）之處。水導軸承更換了備用瓦，該瓦背面的立筋為焊接結(jié)構(gòu)聯(lián)接，立筋凹入間隔（回油管、液位浮球管與立筋組成的空間）用鐵皮焊接聯(lián)接成柱狀桶面。密封環(huán)曾機加工表面減小表面粗糙度，以減輕羊毛氈的磨損。增容改造后水導軸承補充加油比較頻繁，甩油比較嚴重。密封型式為旋轉(zhuǎn)油盆蓋上的羊毛氈與軸瓦背密封環(huán)接觸密封。主要以油霧的方式逸出甩走。年均甩油約250 kg。甩油量與機組啟停次數(shù)和運行小時成正比。

2010 年11 月B 級檢修，該次檢修針對水導的甩油現(xiàn)象，電廠進行了旋轉(zhuǎn)油盆的密封結(jié)構(gòu)改造，改造范圍包括油盆蓋（含密封結(jié)構(gòu)）、水導瓦外筒密封軸套。油盆蓋為哈爾濱通能公司TNT 式旋轉(zhuǎn)油擋，該密封擋板主要靠與水導瓦外筒軸套接觸的彈性自補償碳分子材料密封，為雙層密封板結(jié)構(gòu)，密封板與桶軸通過彈簧無間隙接觸，設(shè)計運行時密封板為前進1 mm 和后退2.5 mm，設(shè)計上明顯優(yōu)于原密封結(jié)構(gòu)。水導瓦外筒軸套為分半結(jié)構(gòu)，采用沉頭內(nèi)六角螺絲聯(lián)接組圓。軸套外徑為1 235 mm?，F(xiàn)場安裝時軸套上部與水導軸承的聯(lián)接由緊定螺釘加下部點焊加端面螺釘聯(lián)接固定方式，與水導箍合面局部存在0.1～0.2 mm 間隙，上端焊M16 螺母用螺釘壓緊定位。但改造后，仍有油霧較大問題，未達到預期效果（見圖2）。

圖2 接觸式密封裝置示意圖

2 旋轉(zhuǎn)油盆甩油處理

首先排查旋轉(zhuǎn)油盆各道密封，主要有以下6 道密封組成：①旋轉(zhuǎn)油盆底部與卡環(huán)接合面；②旋轉(zhuǎn)油盆組合面；③旋轉(zhuǎn)油盆與油盆蓋接合面；④旋轉(zhuǎn)油盆蓋組合面；⑤水導瓦外筒軸套與水導瓦外筒接合面；⑥旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導瓦外筒軸套接觸面。

①、②、③、④道密封，經(jīng)過這么多次的甩油返修，在安裝上和密封材料選擇上會更加小心，所以要做到①、②、③、④道密封無滲漏不是難事，其中①、②、③道密封在旋轉(zhuǎn)油盆組合后必須用煤油進行試漏，試驗合格后再進行下一步工序安裝，所以這幾道密封比較容易排除。

第⑤道密封是比較容易忽略的一道密封，2010 年旋轉(zhuǎn)油盆蓋密封改造，為配合接觸式密封，增加了水導瓦外筒軸套，軸套底部與水導瓦下法蘭接合的密封滲漏的話，運行時油位升高，油從軸套底部進入內(nèi)腔再從上部甩出，這一道密封往往在C 修時不分解檢查；安放油位計浮筒的水導本體隔腔封板焊縫有多個砂眼，使外筒套與水導本體之間的空隙變成了儲油箱，而安放油位計浮筒的水導本體隔腔封板焊縫上多個砂眼就是該儲油箱進出油通道；為了排除第⑤道的密封，應對所有接縫和砂眼進行封堵。分解軸套，檢查軸套內(nèi)腔有無藏油，考慮到水導下法蘭表面較粗糙，軸套與水導下法蘭接觸面接觸密封性較差，將水導軸承下法蘭表面進行加工平整，軸套在安裝時與水導底部接觸面更換Φ5 盤根，并保證軸套內(nèi)腔密封性。

第⑥道密封是最難點，其組裝后運行情況往往看不見摸不著，接觸式密封是近幾年新開發(fā)的一種新型密封，在實際運用中有較好的效果，才得以推廣。接觸式密封會不會在此應用中水土不服呢？在一次B 修中，我們邀請了通能公司廠家協(xié)助，為了排查接觸式密封滑塊卡阻、復位不靈活、旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導瓦外筒軸套同心情況，后對接觸式密封滑塊進行了更換和調(diào)整（廠家負責），并且在安裝時對旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導瓦軸套間隙進行調(diào)整，接觸式密封滑塊行程是-2.5～+1 mm，如果旋轉(zhuǎn)油盆蓋和水導瓦外筒軸套不同心，滑塊會處在不理想的行程中運行，造成滑塊卡阻或不能貼合軸套，密封效果降低。事實上旋轉(zhuǎn)油盆蓋安裝后，由于空間原因，并不能測出中心，加上油盆蓋圓周螺栓固定，造成中心徑向無法位移調(diào)整，所以滑塊是有可能在不理想的行程中運行的，如果軸套和油盆蓋都與水導瓦同心，那么油盆蓋與軸套之間的距離是均勻的，是滑塊最理想的運行環(huán)境；其次水導瓦外筒軸套圓度沒有數(shù)據(jù)，如果軸套不圓，滑塊與軸套箍合時會存在間隙，也是造成甩油的因素；反復拆裝不能徹底解決甩油問題，可能因為還存在同心度和圓度等不確定因素沒有排除，所以對以下數(shù)據(jù)進行測量。

旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導瓦外筒軸套的間隙如圖3 所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導瓦外筒軸套的間隙

旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離測量記錄如圖4 所示。

圖4 旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離

水導瓦外筒軸套外徑測量記錄如圖5 所示。

圖5 水導瓦外筒軸套外徑

根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)分析，旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導瓦外筒軸套的間隙過大，滑塊在超出行程范圍內(nèi)運行，靜態(tài)時滑塊與軸套能緊密貼合，動態(tài)時存在時有時無的間隙，同時水導瓦外筒軸套圓度偏差和主軸擺度等原因，造成滑塊卡阻、復位不靈活，進而造成間隙甩油。

針對水導軸承一直甩油嚴重的問題從公司領(lǐng)導到部門高度重視，在檢修實施過程中發(fā)現(xiàn)的實際問題組織專業(yè)技術(shù)人員反復研究討論，并提出了多個設(shè)想建議：比如在滑塊上層與下層之間加裝羊毛氈密封，這種改造難度較大，還可能引發(fā)新的問題，也讓接觸式密封也失去本身的意義；最后提出一種說法和方案得到大家的贊同和認可，并對方案可行性逐步進行了完善，即主要認為是滑塊在動態(tài)時存在間隙使油霧逸出，加上軸承座（其實就是一個圓柱筒體）與旋轉(zhuǎn)油盆之間的間隙偏小，而旋轉(zhuǎn)油盆及油盆蓋的兩種組合面都是突起的，類似于葉輪，致使油盆內(nèi)的油霧加速抽出，從而演變成嚴重甩油現(xiàn)象。最終決定對油盆蓋再一次更換改造，結(jié)構(gòu)由兩道接觸式密封改成為一道，在下部增加防油霧逸出風扇葉片，使旋轉(zhuǎn)油盆蓋隨主軸旋轉(zhuǎn)時風扇產(chǎn)生的風壓向下壓來阻擋油霧逸出，結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6

經(jīng)過更換改造，水導油位加至280 mm，機組運行超過50 h，沒有發(fā)現(xiàn)油位明顯下降。在之后1 年多的油位監(jiān)測下旋轉(zhuǎn)油盆油位正常，油耗損失量也在合格范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語

水導軸承旋轉(zhuǎn)油盆存在嚴重地甩油問題，造成的危害極大：1）使軸承潤滑和冷卻效果不好，容易造成軸承溫度升高，危及到機組的安全穩(wěn)定運行；2）使機組用油量增加，甩出的油對水質(zhì)造成污染，影響生態(tài)環(huán)境，不利于環(huán)保；3）必須時刻監(jiān)視油位及軸承溫度，并及時加油，增加了檢修、維護及運行值班人員的勞動強度。此次改造處理，甩油現(xiàn)象得到很好的遏制，不僅提高了機組安全水平和經(jīng)濟效益，還為今后其他機組類似問題的處理積累了經(jīng)驗。