立轴混流式水轮发电机组水导油槽挡油圈甩油问题及改善



立轴混流式水轮发电机组水导油槽挡油圈甩油问题及改善

毛希封1，赵丽云2

(1.中国葛洲坝集团机电建设有限公司西南机电安装处，云南 临沧 677000；2.华中师范大学，湖北 武汉 430000)

摘 要：水轮发电机组水导油槽内润滑油是水导轴承润滑降温的载体，实际运行中水导油槽存在甩油现象，严重影响机组的正常运行。经过多年现场操作研究，确定导致水导油槽甩油的主要原因为挡油圈缺陷。针对水导油槽挡油圈甩油问题对挡油圈进行改造，改善水导油槽甩油现象，改善机组安全运行环境。

关键词：水轮发电机组；水导油槽挡油圈；甩油；改善

水轮发电机组水导轴承布置在位置狭小无起吊工具的水轮机室，常规性检修受条件制约无法全面检查处理，只能清扫检查，这也是水导油槽挡油圈甩油现象未能及时解决处理的主要原因。

水导轴承内润滑油是水导轴承的润滑降温的载体，机组在高速运转过程中，水轮机大轴与水导瓦之间摩擦产生高温，上油盆内产生的高温传递给润滑油，润滑油通过水导冷却器后降温，水导油槽下油盆内经降温后的润滑油随着水轮机大轴高速旋转不断上升，高速旋转的润滑油通过甩油孔回到水导油槽上油盆，实现1次降温过程，循环往复，轴瓦温度能维持在恒定温度。部分未能及时通过甩油孔的润滑油漫过挡油圈后顺着水轮机大轴流至顶盖，在顶盖内淤积，造成顶盖内环境污染以及润滑油损耗。同时轴承内润滑油不断减少，机组存在因瓦温过高而导致停机的巨大隐患。机组水导油槽挡油圈甩油缺陷问题亟待解决。为了使高速旋转的润滑油能全部通过甩油孔，需要对水导油槽挡油圈进行改造，确保降温后的润滑油能通过甩油孔返回上油盆实现降温过程。

1 水导轴承甩油的问题分析[1]

根据机组检修规范，水导油槽各结合面密封圈1 a至少更换1次。拆卸下来的密封垫或密封圈检查无老化、破损现象，且压缩量正常。即水导油槽不会因为密封缺陷[2]而甩油。

立轴混流式水轮发电机组水导轴承布置在水车室内，机组高速运行期间油槽存在甩油现象，这是立轴混流式水轮发电机组普遍存在的甩油(油雾[3])现象。以大朝山水电站水轮发电机组为例，水发大轴直径为1 600 mm，水导油槽盖板靠近轴领位置直径1 605 mm，水发大轴高速旋转，油槽内的油随之旋转，润滑油不断地冲击，在水导油槽盖板靠近大轴处产生轻微甩油(即油雾现象)情况，这种油雾现象是立轴混流式水轮发电机组高速运转出现的常见不可避免的问题。这种轻微甩油的量很小，不会导致水导油槽急剧下降。即水导轴承油雾现象不是导致水导轴承甩油的根本原因。

水导油槽挡油圈安装布置在水导轴承内部，与水轮机大轴之间存在适当的间隙，甩油孔均布在水发大轴上，略低于水导油槽挡油圈。挡油圈与水导轴承固定在顶盖上，即水发大轴高速旋转时，挡油圈固定不动，轴承内下油盆内的润滑油随大轴高速旋转不断上升至甩油孔，流回至上油盆。部分润滑油将顺着大轴高速旋转继续上升至挡油圈附近，由于挡油圈上部挡油板与水发大轴之间间隙过大(即原水导油槽挡油板宽度太窄)，上升至挡油圈的润滑油存在油漫过挡油圈甩出油槽的现象。机组在不间断运行期间，漫过挡油圈的润滑油越积越多，导致水导轴承内的润滑油急剧减少，甩出的润滑油顺着大轴流至顶盖，积少成多形成油水混合物，造成水车室环境污染。同时水导轴承内不断减少的润滑油，增加了滑润油损耗。如图1所示箭头方向即为水导油槽内润滑油的走向，A图为局部放大图，润滑油甩油部位分析。

水导油槽降温过程 甩油部位分析

图1 水导油槽甩油部位示意

针对水导油槽甩油问题，需要对水导油槽挡油圈进行改造，才能实现改善水导油槽的甩油问题。

2 水导油槽甩油问题的改善方案[4]

1) 挡油圈上部平面圆周采用花纹钢板以增加挡油板宽度阻止润滑油往上窜溢出油槽。

水导油槽挡油圈平面圆周挡油板焊接加装前，需要查阅相关设计图纸确定水导油槽挡油圈上平面圆周焊接的挡油板厚度及宽度，以大朝山水电站为例，挡油圈上部平面圆周与大轴之间存在70 mm间隙，原挡油板为尺寸δ=2 mm，宽度20 mm钢板，新制作挡油板采用δ=2 mm，宽度40 mm钢板制作，确保焊接后水导油槽挡油圈不会与大轴旋转产生摩擦。

水导油槽挡油圈平面圆周焊接挡油板过程中，采用点焊校正的方式焊接安装，确保挡油板不会因为高温产生膨胀变形，挡油板能够平滑圆整的焊接在挡油圈上平面。点焊牢固后再对其进行满焊确保焊接安装满足要求，挡油板搭接部位及接头部位，要求平整过渡，焊缝焊接牢固可靠。

挡油板焊接安装到位，再次检验焊接的挡油板尺寸，对于超出设计值部分进行修磨处理，确保满足设计要求。

2) 研究水导油槽内的透平油的旋转特性，考虑可以在水导油槽挡油圈四周焊接翅片，增大旋转润滑油的阻力，阻止润滑油漫过挡油圈。

翅片焊接安装前，查阅相关挡油圈设计图纸，确定焊接翅片厚度及宽度，采用δ=2 mm，宽度5 mm钢板制作，确保水导油槽挡油圈不会与大轴产生摩擦。

翅片焊接安装时，为了确保润滑油旋转方向均匀一致，不会对水导轴承产生负面的影响，相邻两个翅片间间距相等，且互相平行，翅片与挡油圈焊接角度30°，确保能有效改变高速旋转产生的润滑油的方向，流回水导油槽。翅片既薄又窄，在焊接时检查翅片与挡油圈外壁相互垂直后采用点焊的方式焊接牢固，确保翅片焊接制作满足要求。

翅片焊接制作完毕，再次检验焊接的翅片的尺寸，对于超出设计值部分进行修磨处理。

3) 水导油槽挡油圈防腐及回装[5]

水导油槽挡油圈长期浸泡在润滑油中，机组运行期间，润滑油的不断冲击，将对新加装的挡油板及翅片造成影响，影响实际效果。因此在这制作安装完毕后需要对其进行防腐处理，挡油圈整体涂刷耐油漆，确保挡油板及翅片焊接安装后的使用寿命(见图2)。

图2 实际处理后效果示意

立轴混流式水轮发电机组挡油圈拆卸安装过程中，清扫结合面干净，更换结合面密封盘根或密封垫，均匀涂抹乐泰598平面密封胶，对称把紧结合面螺栓，确保挡油圈安装到位无渗漏油现象。

3 改善水导油槽甩油问题的效益分析

直接经济效益：甩油问题的改善，减少了润滑油的消耗，减少了对生产维护成本的投入。同时减轻了水车室环境问题，降低了对水车室环境清洁这一方面的投入。水导甩油问题导致的机组非计划停机，将会造成发电经济损失。

间接经济效益：随着水利行业的不断的发展，机组检修工艺及其改造工艺的不断完善，有利于增强自身在水电领域的地位。改造工艺技术研究与实践，有助于指导后续检修工作的顺利开展。

4 结语

水导油槽挡油圈甩油问题改善后，消除了水导甩油量增加而导致的轴承瓦温急剧上升，也杜绝了机组水导瓦温过高导致的非计划停机的隐患，为机组稳定运行提供了可靠保障。同时水导油槽的甩油量大大减少且相对稳定，减少了油槽润滑油损耗，也使水车室环境污染得到了有效的减缓。在清洁油污方面也大大降低了资源的投入。

水导油槽甩油问题改善不仅让水轮发电机组拥有安全可靠的运行环境，更为现场工作人员提供了安全、清洁的工作环境。

参考文献：

[1] 何丹心.水导油槽漏油原因分析与处理[J].电力安全技术，2008(9)：51-52.

[2] 童敦龙.水导轴承甩油分析与处理[C]∥福建省科学技术协会学术年会分会场——提高水力发电技术促进海西经济建设研讨会,2007.

[3] 徐文峰，隽军峰，赵海英，等.二滩水电厂水导轴承甩油原因分析及改造[J].水电站机电技术，2005,28(1)：3-4.

[4] 敬燕飞，喻永松，武彬，等.瀑布沟水电站2F水导轴承油槽漏油原因分析及处理方案探讨[C]∥全国大中型水电厂技术协作网，2013.

[5] 王玲花.水轮发电机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2012：243-244.

(本文责任编辑 马克俊)

Oil Deflector’s Slinging Problems of Water Guide Bearing in Vertical Mixed Flow Type Turbine and Its Improvement

MAO Xifeng1, ZHAO Liyun2

(1.China Gezhouba Dam Group Mechanical and Electrical Construction Co.，Ltd. ，Southwest of Mechanical and Electrical Installation，Lincang 677000, China; 2.Central China Normal University, Wuhan 430000, China)

Abstract：Cooling and lubricating hydraulic guide bearing mainly depend on the lubricating oil in the water guide groove of hydroelectric generating unit. During the operation, there is slinging oil problem, which seriously affecting the normal operation of the unit. After years of research, the defect of the oil deflector causing oil slinging has been found out, so it has been improved. Only by solving the problem, it will be safer environment for unit operation.

Keywords：water turbine generator set; water guide oil groove’s oil deflector; oil sling; improvement

收稿日期：2017-02-26;

修回日期：2017-03-16

作者简介：毛希封(1989)，男，本科，助理工程师，从事水电站机组检修工作。

中图分类号：TK730.8

文献标识码：B

文章编号：1008-0112(2017)005-0063-03