龙滩水电站发电机轴承甩油原因分析及治理

刘 健

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩水电站发电机轴承甩油原因分析及治理

刘 健

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

针对龙滩水电站发电机轴承因甩油而产生油雾的现象,就产生的原因进行了分析和论证,提出了解决方案和具体措施。在机组检修时对油雾口进行治理技术改造,经运行观察,运行情况良好,取得了不错的效果,可供有同类问题的的水电机组借鉴。

吸油雾装置；吸收口改造；甩油；龙滩水电站

龙滩水轮发电机为立轴半伞式三相凸极同步发电机,发电机型号为SF700-56/16090,发电机通风系统采用密闭自循环空气冷却系统。在机组运行中,为了防止推力和导轴承油槽甩油和油雾逸出,在上、下导轴承油槽的上、下部和推力轴承油槽上部都安装了接触式油档,采用密封齿与大轴进行密封,形成无间隙运行,油挡密封齿的材料采用特种复合材料,具有自润滑特性。每个油槽都配有吸油雾装置,在机组运行时,吸油雾装置投入,将油槽内的油雾吸出,机组停机后,吸油雾装置关闭。

1 轴承在运行中存在的问题

龙滩电厂总共安装了7台机组,首台机组于2007年5月投入运行,最后一台机组于2008年年底投入运行,所有机组出现了不同程度的轴承甩油现象,且随着机组运行时间的延长,呈愈来愈严重的趋势。轴承甩油,造成发电机风洞、水车室内油污染严重,已经到了必须处理的程度。

现场对机组检查,发现推力轴承甩油特征属外甩油,所谓外甩油是指油雾从油槽盖板、油槽外部合缝板等密封部位向外逸出的现象。甩油部位主要是转子中心体与推力头上平面的接触面、推力油槽盖的随动密封处、推力头与转子中心体连接螺栓螺纹间隙处。在下导轴承盖上方,检查机组推力轴承挡油管与主轴之间只有积灰,没有发现油迹,因此判断推力轴承不存在内甩油现象。从1～7号机水车室地板及控制环区域的油迹情况,判断7台机组的下导轴承均存在外甩油情况,但各台机组的程度不尽相同。对上导轴承进行检查后,发现上导轴承不存在甩油现象。

图1 推力轴承装配示意

2 轴承甩油的原因分析

2.1 温度影响

机组运行时,润滑油温度往往达到30～50 ℃,油槽内的空气体积膨胀,加上旋转件的搅动以及油在离心力的作用下的抛物线运动,油流旋转遇到阻碍而发生的撞击等,油槽上部将产生油雾,油雾的不断积累使油面压力逐渐增大,当油槽油面的内压力大于外部空气压力时,油雾便从油槽盖板密封处逸出。

2.2 结构因素

机组推力油槽直径6 m,油槽内的环形上挡油板由多块组合而成,多对径向垂直组合的法兰面会阻碍透平油随机周向流动,接近机组转速的高速旋转透平油会猛烈冲击垂直组合法兰,产生大量的飞溅油滴和油雾,也是主要油雾污染源。透平油会在旋转离心力的作用下产生旋涡效应,旋转体附近油位下降,油槽内、外壁处油位上升。在推力油槽中,透平油还会借助离心力沿推力头内侧爬升到中心体与推力头的拔合面,经未设置密封推力头与转子中心体组合面向外溢出,龙滩水电站推力、下导轴承装配见图1、2。

图2 下导轴承装配示意

2.3 负压影响

对于半伞式机组而言,由于转子支臂的风扇鼓风作用,转子中心体上、下部区域形成负压区,推力油槽密封盖上部空间处于负压区范围内,当油槽内产生油雾,推力油槽密封盖内的密封体与推力头外壁摩擦产生的碳粉与油雾混合,形成油泥,造成随动密封局部不灵活、卡涩,导致随动密封与推力头形成不均匀间隙,失去密封作用,风道经过此处时加速了油槽内油雾的吸收,油雾便会从油槽油挡密封齿处逸出,造成外甩油,龙滩机组转子鼓风循环见图3。

3 治理甩油采取的技术措施及效果

3.1 降低油位运行

原下导静止油位为745 mm,浸没下导瓦高度97%,此时的油面距挡油管口高度仅为170 mm,不符合大于250 mm的规定。机组运行后又将油位降670 mm,浸没下导瓦高度的75%。此时的油面距挡油管口的高度为245 mm,基本接近设计规定 250 mm 的要求。原推力油位为1 015 mm,油位刚好在推力油槽上挡油板位置,机组运行时加速了透平油与上挡油板组合面的撞击,加速油雾生成。已将油位降至970 mm,油位在上挡油板的下部,虽然透平油会在旋转离心力的作用下产生旋窝效应,使得油槽外壁处油位上升导致运行时透平油与上挡油板组合法兰碰撞,但是比起高油位有明显的好转。

图3 机组转子鼓风循环示意

采取降低了发电机轴承油位后,对甩油情况进行观察,虽然没有彻底治理发电机甩油情况,但是取得了一定的效果,甩油情况得到了一定的缓解。

3.2 重新布置油雾吸收口

在机组推力油槽盖板、上下导上油挡及下油挡上各留了一个油雾吸收口,直径均为100 mm,从油雾溢出的通道来分析,油雾吸收口布置在油槽盖上不是很合适,只能够吸收一小部分油雾,其余油雾通过油槽油挡与大轴之间的双层密封齿后溢出。正确的设计应该是只需及时吸出突破油槽油挡下梳齿密封锁,已进入油挡小空腔内的油雾,不让其外泄即可,没必要连续吸尽油槽中的全部油雾。

推力轴承油槽油挡分为10瓣安装,在接触式密封上、下齿之间均与布置10个油雾吸收口,10个油雾吸收口均匀布置在油挡上,每一块油挡上面布置一个油雾吸收口,由于受到油挡小腔高度的影响,每一个油雾吸收口通过DN15不锈钢波纹软管连接到沿油槽布置环管上,环管与原有的吸油雾装置总管连接,封堵原有的油雾吸收口。

图4 新布置的油雾吸收口的位置

下导轴承油槽油挡分为12瓣安装,下导轴承油槽半径小,因此在接触式密封上、下齿之间均匀布置6个油雾吸收口,每隔一块油挡上面布置一个油雾吸收口。每一个油雾吸收口通过DN20不锈钢波纹软管连接到沿油槽布置环管上,通过环管连接到下导吸油雾装置总管,封堵原有的油雾吸收口。由于下导轴承上油挡、下油挡均布置了油雾吸收口,吸油雾装置总管通径DN100,下导轴承不存在内甩油情况,为了保证上油挡小腔内的负压,因此在下油挡油雾吸收管的法兰连接处加装为通径DN50节流板,这样能够保证上油挡小腔内的负压,能够将小腔内的油雾吸收干净,龙滩机组改造的轴承油挡油雾吸收口见图4。

结合机组检修对4号机组推力轴承、下导轴承及5号机组下导轴承重新布置了吸油雾装置油雾吸收口,改造后运行了快一年时间,甩油情况与改造前相比有了明显的效果好转,风洞内以及水车室环形地板以及控制环的油污已经明显减少,甩油情况治理已经取得了明显的效果。

4 结 语

龙滩机组通过采取降低油位及重新布置吸油雾装置油雾吸收口的技术措施,机组甩油治理取得了显著的效果,油雾污染明显的减少,采取措施后的机组运行情况良好,未出现异常情况。将吸油雾装置油雾吸收口布置在油挡小空腔内,均匀布置多个油雾吸收口,设计理念先进,该改造工艺简单、方便、效果良好,根据我厂的甩油治理经验及治理后效果,供有同类问题的的水电机组借鉴。

[1]陈秀芝. 水轮发电机机械检修[M]. 1版. 北京： 中国电力出版社, 2003．

[2]陈造奎. 水力机组安装与检修[M]. 3版. 北京： 中国水利水电出版社, 1998．

[3]顾四行. 小型水电站技术改造中应该注意的几个问题[J]. 小水电, 2003(1): 12- 15．

(责任编辑 高 瑜)

Cause Analysis and Treatment of Oil Mist Leakage of Generator Bearing in Longtan Hydropower Station

LIU Jian

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

The oil mist leakage phenomenon is appeared in generator bearing of Longtan Hydropower Station due to oil throwing. The causes of oil mist emergence are analyzed and demonstrated, and the solution schemes and treatment measures are put forward. The absorption mouth of oil mist absorption device is transformed during unit on-routine maintenance period. The actual operation shows that the operation of bearing is in good condition. The treatment of above oil mist leakage can be referred by the turbine-generator with similar problem．

oil mist absorption device; absorption mouth transformation; oil mist leakage; Longtan Hydropower Station

2017- 02- 18

刘健(1981—),男,贵州遵义人,工程师,主要从事水电站机械检修技术管理工作．

TK73(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0065- 04