枫树坝2 号机组水导旋转油盆甩油处理

魏雪友

（广东粤电枫树坝发电公司，广东 河源517300）

1 基本情况

广东粤电枫树坝发电有限责任公司（原名枫树坝水电厂）是一座以防洪、供水、灌溉为主并兼顾发电航运的综合利用的水利枢纽工程。水库集雨面积5 150 km2，总库容19.32 亿m3，正常蓄水位166 m，相应库容15.35 亿m3，死水位128 m，有效库容12.5亿m3，属不完全年调节水库。公司位于珠江流域东江上游，龙川县境内。工程于1970 年5 月动工，厂房为坝内式厂房，2 台混流式水轮发电机组于1973年12 月26 日和1974 年11 月29 日投产，总装机容量20 万kW（2×100 MW），多年平均发电量约5.1 亿kW·h。水轮机型号：HLA835 g-LJ-419；额定转速：136 r/min；额定出力：100 MW；额定水头：61 m；最大水头：77 m；最小水头：49 m；飞逸转速：280 r/min。

2 号机组筒式导轴承（外冷式）工作过程：下油盆随主轴一起旋转，在离心力作用下，使进油嘴处获得静、动压力，油经油嘴及油孔进入轴瓦间隙并沿斜油沟向上，然后经轴瓦横向油沟进入上油盆的档油套内，档油套内满后，从溢流板溢出流经冷却器，又进入档油管，降温后的油经回油管排至下油盆，如此往复（见图1）。

图1 筒式（外冷式）导轴承结构示意图

2 号机组于2008 年进行过A 级检修及导水机构改造，该次A 级检修及导水机构改造对控制环、接力器及支持环（水导轴承座）作了较大的改动。更换后的支持环（水导轴承座）结构为圆柱筒体，与水导旋转油盆的间隙大约不到20 mm，这也是区别于1 号机（亦即原结构）之处。水导轴承更换了备用瓦，该瓦背面的立筋为焊接结构联接，立筋凹入间隔（回油管、液位浮球管与立筋组成的空间）用铁皮焊接联接成柱状桶面。密封环曾机加工表面减小表面粗糙度，以减轻羊毛毡的磨损。增容改造后水导轴承补充加油比较频繁，甩油比较严重。密封型式为旋转油盆盖上的羊毛毡与轴瓦背密封环接触密封。主要以油雾的方式逸出甩走。年均甩油约250 kg。甩油量与机组启停次数和运行小时成正比。

2010 年11 月B 级检修，该次检修针对水导的甩油现象，电厂进行了旋转油盆的密封结构改造，改造范围包括油盆盖（含密封结构）、水导瓦外筒密封轴套。油盆盖为哈尔滨通能公司TNT 式旋转油挡，该密封挡板主要靠与水导瓦外筒轴套接触的弹性自补偿碳分子材料密封，为双层密封板结构，密封板与桶轴通过弹簧无间隙接触，设计运行时密封板为前进1 mm 和后退2.5 mm，设计上明显优于原密封结构。水导瓦外筒轴套为分半结构，采用沉头内六角螺丝联接组圆。轴套外径为1 235 mm。现场安装时轴套上部与水导轴承的联接由紧定螺钉加下部点焊加端面螺钉联接固定方式，与水导箍合面局部存在0.1～0.2 mm 间隙，上端焊M16 螺母用螺钉压紧定位。但改造后，仍有油雾较大问题，未达到预期效果（见图2）。

图2 接触式密封装置示意图

2 旋转油盆甩油处理

首先排查旋转油盆各道密封，主要有以下6 道密封组成：①旋转油盆底部与卡环接合面；②旋转油盆组合面；③旋转油盆与油盆盖接合面；④旋转油盆盖组合面；⑤水导瓦外筒轴套与水导瓦外筒接合面；⑥旋转油盆盖与水导瓦外筒轴套接触面。

①、②、③、④道密封，经过这么多次的甩油返修，在安装上和密封材料选择上会更加小心，所以要做到①、②、③、④道密封无渗漏不是难事，其中①、②、③道密封在旋转油盆组合后必须用煤油进行试漏，试验合格后再进行下一步工序安装，所以这几道密封比较容易排除。

第⑤道密封是比较容易忽略的一道密封，2010 年旋转油盆盖密封改造，为配合接触式密封，增加了水导瓦外筒轴套，轴套底部与水导瓦下法兰接合的密封渗漏的话，运行时油位升高，油从轴套底部进入内腔再从上部甩出，这一道密封往往在C 修时不分解检查；安放油位计浮筒的水导本体隔腔封板焊缝有多个砂眼，使外筒套与水导本体之间的空隙变成了储油箱，而安放油位计浮筒的水导本体隔腔封板焊缝上多个砂眼就是该储油箱进出油通道；为了排除第⑤道的密封，应对所有接缝和砂眼进行封堵。分解轴套，检查轴套内腔有无藏油，考虑到水导下法兰表面较粗糙，轴套与水导下法兰接触面接触密封性较差，将水导轴承下法兰表面进行加工平整，轴套在安装时与水导底部接触面更换Φ5 盘根，并保证轴套内腔密封性。

第⑥道密封是最难点，其组装后运行情况往往看不见摸不着，接触式密封是近几年新开发的一种新型密封，在实际运用中有较好的效果，才得以推广。接触式密封会不会在此应用中水土不服呢？在一次B 修中，我们邀请了通能公司厂家协助，为了排查接触式密封滑块卡阻、复位不灵活、旋转油盆盖与水导瓦外筒轴套同心情况，后对接触式密封滑块进行了更换和调整（厂家负责），并且在安装时对旋转油盆盖与水导瓦轴套间隙进行调整，接触式密封滑块行程是-2.5～+1 mm，如果旋转油盆盖和水导瓦外筒轴套不同心，滑块会处在不理想的行程中运行，造成滑块卡阻或不能贴合轴套，密封效果降低。事实上旋转油盆盖安装后，由于空间原因，并不能测出中心，加上油盆盖圆周螺栓固定，造成中心径向无法位移调整，所以滑块是有可能在不理想的行程中运行的，如果轴套和油盆盖都与水导瓦同心，那么油盆盖与轴套之间的距离是均匀的，是滑块最理想的运行环境；其次水导瓦外筒轴套圆度没有数据，如果轴套不圆，滑块与轴套箍合时会存在间隙，也是造成甩油的因素；反复拆装不能彻底解决甩油问题，可能因为还存在同心度和圆度等不确定因素没有排除，所以对以下数据进行测量。

旋转油盆盖端部与水导瓦外筒轴套的间隙如图3 所示。

图3 旋转油盆盖端部与水导瓦外筒轴套的间隙

旋转油盆上部止口至轴颈的距离测量记录如图4 所示。

图4 旋转油盆上部止口至轴颈的距离

水导瓦外筒轴套外径测量记录如图5 所示。

图5 水导瓦外筒轴套外径

根据以上测量数据分析，旋转油盆盖端部与水导瓦外筒轴套的间隙过大，滑块在超出行程范围内运行，静态时滑块与轴套能紧密贴合，动态时存在时有时无的间隙，同时水导瓦外筒轴套圆度偏差和主轴摆度等原因，造成滑块卡阻、复位不灵活，进而造成间隙甩油。

针对水导轴承一直甩油严重的问题从公司领导到部门高度重视，在检修实施过程中发现的实际问题组织专业技术人员反复研究讨论，并提出了多个设想建议：比如在滑块上层与下层之间加装羊毛毡密封，这种改造难度较大，还可能引发新的问题，也让接触式密封也失去本身的意义；最后提出一种说法和方案得到大家的赞同和认可，并对方案可行性逐步进行了完善，即主要认为是滑块在动态时存在间隙使油雾逸出，加上轴承座（其实就是一个圆柱筒体）与旋转油盆之间的间隙偏小，而旋转油盆及油盆盖的两种组合面都是突起的，类似于叶轮，致使油盆内的油雾加速抽出，从而演变成严重甩油现象。最终决定对油盆盖再一次更换改造，结构由两道接触式密封改成为一道，在下部增加防油雾逸出风扇叶片，使旋转油盆盖随主轴旋转时风扇产生的风压向下压来阻挡油雾逸出，结构如图6 所示。

图6

经过更换改造，水导油位加至280 mm，机组运行超过50 h，没有发现油位明显下降。在之后1 年多的油位监测下旋转油盆油位正常，油耗损失量也在合格范围内。

3 结束语

水导轴承旋转油盆存在严重地甩油问题，造成的危害极大：1）使轴承润滑和冷却效果不好，容易造成轴承温度升高，危及到机组的安全稳定运行；2）使机组用油量增加，甩出的油对水质造成污染，影响生态环境，不利于环保；3）必须时刻监视油位及轴承温度，并及时加油，增加了检修、维护及运行值班人员的劳动强度。此次改造处理，甩油现象得到很好的遏制，不仅提高了机组安全水平和经济效益，还为今后其他机组类似问题的处理积累了经验。