長河壩水電站3號機推力油霧治理

楊兵

摘 要： 目前國內(nèi)大中型水電機組存在普遍的推力軸承油霧外溢問題，大量外溢油霧引起風(fēng)洞、下機架、水車室等部位油污聚集嚴重，嚴重惡化設(shè)備的運行環(huán)境，此現(xiàn)象已成為水電企業(yè)亟需解決的一項重要技術(shù)難題。本文主要分析介紹長河壩水電站3號機組推力軸承油霧產(chǎn)生的原因、油霧外溢途徑和處理方法思路，為其他電站同類問題處理提供思路及借鑒。

關(guān)鍵詞：長河壩水電站;推力軸承油霧;產(chǎn)生原因;外溢途徑;改造方法;

1 概述

長河壩水電站位于甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站。長河壩水庫正常蓄水位1690.00m，死水位1650.00m，具有季調(diào)節(jié)能力，電站總裝機容量2600MW，采用地下廠房開發(fā)布置方式，廠房內(nèi)安裝4臺650MW的水輪發(fā)電機組。長河壩1-4號機組自投產(chǎn)以來，推力軸承均存在不同程度的油霧外溢現(xiàn)象，其中3號機組最為明顯，發(fā)電機風(fēng)洞、下機架、水車室等部位污染嚴重。油霧長期附著在風(fēng)洞內(nèi)橋架電纜、定子線棒、轉(zhuǎn)子磁極、空冷器表面等，不僅影響電氣設(shè)備的絕緣性能，同時發(fā)電機密閉自循環(huán)通風(fēng)的冷卻方式也會將大量油霧引至定轉(zhuǎn)子鐵芯通風(fēng)溝、空冷器散熱片等部位，降低發(fā)電機的冷卻效果，引起發(fā)電機運行溫度升高等問題，嚴重威脅發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行，同時對電站的安全文明生產(chǎn)帶來嚴重影響。

2 油霧產(chǎn)生原因

水輪發(fā)電機組在高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力的作用下推力頭、鏡板兩側(cè)會產(chǎn)生負壓，油流會由壓力高部位向負壓部位持續(xù)流動，引起油槽內(nèi)油流波動、翻騰，隨著油槽內(nèi)溫度逐漸升高，油進而產(chǎn)生霧化;當(dāng)油槽內(nèi)部壓力積累到一定程度時，油霧便會從各密封部位、轉(zhuǎn)動與固定部件間隙部位溢出，隨著風(fēng)洞內(nèi)空氣循環(huán)流動，擴散至風(fēng)洞內(nèi)各個部位。

3 油霧外溢途徑分析

3.1 內(nèi)擋油筒與大軸之間溢出

由于內(nèi)擋油筒設(shè)計高度偏低、與大軸的同心度較差等原因，造成擋油筒無法有效擋油、大軸與內(nèi)擋油筒處間隙不均勻，機組旋轉(zhuǎn)過程中在推力頭與內(nèi)擋油筒之間、內(nèi)擋油筒與大軸間進一步產(chǎn)生負壓，引起內(nèi)甩油或油霧從此間隙部位直接外溢至推力油槽底部。經(jīng)現(xiàn)場實際查看，推力油槽下方及大軸上無明顯油污積累，且內(nèi)擋油筒與推力頭之間安裝有密封環(huán)用于防止油霧由此外溢，排查此外溢途徑。

3.2 油槽蓋與油槽組合面、油槽蓋分瓣面之間溢出

油槽蓋與油槽組合面密封不嚴、油槽密封蓋分瓣組合面密封不嚴等也可能造成油霧從此溢出;檢修期間已對油槽蓋及油槽密封蓋密封拆除檢查，密封無損壞，且此部位若密封不到位，會存在明顯的漏油現(xiàn)象，目前已對該部位密封進行更換，檢查無漏油，排查此外溢途徑。

3.3 推力頭與轉(zhuǎn)子中心體組合面之間溢出

機組旋轉(zhuǎn)過程中在推力頭與內(nèi)擋油筒之間的油霧不僅可能從內(nèi)擋油筒與大軸之間外溢，也可能由于推力頭平壓通氣孔效果不佳，造成油霧進一步爬升至推力頭與轉(zhuǎn)子中心體組合面處，由于此組合面部位高于油槽密封蓋，油霧可直接由此溢出油槽。檢修前期對該組合面使用透明膠帶整圈封閉，并在膠帶內(nèi)部粘貼1cm寬衛(wèi)生紙封堵組合面;經(jīng)過機組運行一周觀察，衛(wèi)生紙部位無油痕，排查此外溢途徑。

3.4 推力頭與油槽密封蓋之間溢出

原推力軸承油槽蓋分兩層設(shè)計，下層為油槽蓋，上層為密封蓋，密封蓋分上、下兩腔，上腔兩處接頭接環(huán)管引至定子機座處利用自然補氣封堵油霧，下腔兩處接頭接環(huán)管引自水輪機層機墩吸油霧置用于油霧吸收，密封蓋螺栓把合在油槽蓋內(nèi)圈;密封蓋共12塊，鑄鋁材質(zhì)，單塊重量100Kg，密封蓋密封面內(nèi)徑為3896mm，與推力頭設(shè)計單邊間隙0.5-0.6mm。

原油槽密封蓋采用上、中、下三層接觸式油擋密封形式，油擋材質(zhì)為聚四氟乙烯材料。拆除油槽密封蓋檢查發(fā)現(xiàn)，密封蓋上層油擋磨損嚴重，且油擋存在部分彈簧發(fā)卡現(xiàn)象;中層油擋輕微磨損，下層油擋幾乎無磨損。由于單塊油槽密封蓋過重，螺栓無法有效把合固定，密封蓋存在明顯的下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致中下兩層油擋幾乎未起到密封作用，上層油擋由于磨損過快，密封效果變差，油霧從此部位大量外溢。同時推力油槽僅在水輪機層機墩處設(shè)置一處吸油霧裝置，由于管線過長、風(fēng)量損失過大、吸油霧裝置功率過小（0.75KW）等原因造成吸油霧裝置長期無明顯積油，未起到有效的油霧吸收效果;自然補氣由于補氣量不足，對油霧外溢也未起到有效阻擋作用，確定此部位為油霧外溢的主要途徑。

4 處理思路及方法

對于推力軸承油霧外溢的處理采用油霧吸收和堵截相結(jié)合的方式，一方面補充吸油霧裝置數(shù)量增加油霧的吸收量，一方面改進油槽蓋密封形式和采用強迫補氣對未有效吸收的油霧進行封堵，保證油霧被充分吸收。

4.1 油槽密封蓋換型

新裝密封蓋采用質(zhì)量較小的合金材質(zhì)，大大降低了密封蓋重量，有效解決了密封蓋下沉問題，密封蓋安裝后塞尺檢查上、中、下三層密封間隙均勻;同時對新油槽蓋密封齒材質(zhì)和形式也進行調(diào)整，新密封齒采用耐磨性能更好、耐腐蝕的的高分子合成材料，上下層密封采用梳齒及接觸式油擋形式，中層密封采用梳齒密封，大大提升了密封蓋的密封性能，新增的6層梳齒密封有效解決了由于接觸式油擋長期運行磨損造成的油霧外溢量驟增問題。

4.2 油霧吸收裝置改造

新裝密封蓋共設(shè)置8處油霧出口，其中4處布置在密封蓋下腔側(cè)面，4處布置在密封蓋表面，分別引至下機架對稱布置的兩套吸油霧裝置（1.0KW）;吸油霧裝置布置在下機架可大大減少管線長度，提高油霧吸收能力，同時吸油霧裝置配置回油泵，通過裝置內(nèi)液位控制可將積油定期自動打回至油槽，保證推力軸承油位滿足運行要求。

4.3 強迫補氣裝置改造

新裝油槽蓋共設(shè)置4處補氣口，分別接至對稱布置在風(fēng)洞內(nèi)的2套強迫風(fēng)機（1.0KW），補氣口部位均設(shè)置限流裝置，用于調(diào)整補氣風(fēng)量，對通過油槽蓋下腔密封的油霧進行有效阻擋。

5 結(jié)語

本文對長河壩推力軸承油霧產(chǎn)生的途徑進行分析探討，并對油槽密封蓋進行換型改造，采用疏、堵相結(jié)合的治理方式，有效處理了油霧外溢問題，目前長河壩3號機推力軸承油霧問題已得到初步成效，后續(xù)還需進一步觀察，針對出現(xiàn)的問題不斷完善，達到徹底治理的效果。水輪發(fā)電機組推力軸承油霧治理問題還需行業(yè)人員共同探索研究，及早將這一共性難題解決，保證機組的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]蘇磊、戴振宇、鄭超、張強 大崗山水電站4F機組推力軸承油霧治理，水利水電工程，2020，39（z1）.