淺析水電廠推力油槽蓋板甩油及油霧外溢原因分析及處理

1、高級技師論文淺析沙溪口水電廠發(fā)電機(jī)推力油槽蓋板甩油及油霧外溢原理分析及處理 （摘 要）針對沙溪口水電廠推力油槽蓋處甩油及油霧外溢嚴(yán)重情況原因分析，提出防止甩油及油霧外溢相應(yīng)解決方案，并相繼對四臺機(jī)組進(jìn)行處理方案實(shí)施，改造后收到效果。（關(guān)鍵詞）發(fā)電機(jī)推力油槽 密封蓋板 接觸式密封 甩油 油霧外溢0概論沙溪口水電廠共有4臺75MW水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)為軸流轉(zhuǎn)漿式，水輪機(jī)型號：ZZF01-LH-800，發(fā)電機(jī)為全傘式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)型號：SF75-80/13000；自1987年12月至1990年12月四臺機(jī)發(fā)電機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電，四臺機(jī)組推力油槽蓋板處均出現(xiàn)了不同程度的外甩油及油霧外溢現(xiàn)象，其中以#1機(jī)組

2、最為突出，給機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)造成了嚴(yán)重的安全隱患。對此，電廠機(jī)械專業(yè)技術(shù)人員及時提出了相應(yīng)解決方案，首先對#1機(jī)組推力油槽蓋板進(jìn)行了技術(shù)改造，收到了較好的效果，然后對#2、#3、#4機(jī)組推力油槽蓋也給予實(shí)施改造。1 改造前機(jī)組推力油槽蓋甩油及油霧外溢情況介紹 四臺機(jī)組自投運(yùn)以來，推力油槽油位注油正常，油面以下導(dǎo)瓦抗重螺栓中心線處為準(zhǔn)，機(jī)組運(yùn)行中，推力油槽密封蓋板與推力頭軸領(lǐng)之間的間隙處油霧外溢和密封結(jié)合面甩油情況較為嚴(yán)重，現(xiàn)把油槽蓋甩油及外溢情況介紹如下：(1)機(jī)組運(yùn)行環(huán)境惡劣；整個發(fā)電機(jī)風(fēng)洞地面、下機(jī)架、水車室等空氣中充滿油霧，油霧凝結(jié)在風(fēng)洞地面、定轉(zhuǎn)子、下機(jī)架，油珠掉落到地面上形成風(fēng)洞內(nèi)地

3、面積油。風(fēng)洞地面的積油通過機(jī)組下機(jī)架滴到下層水車室及，也造成水車室內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生積油。(2)推力油槽油位下降；機(jī)組推力油槽蓋板處的油霧外溢及外甩油，造成機(jī)組推力油槽油位在機(jī)組運(yùn)行中呈下降的趨勢變化，機(jī)組運(yùn)行一段時間后，需對推力油槽增補(bǔ)透平油。 2 機(jī)組推力油槽甩油及油霧外溢的危害 (1) 發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)地面、水車室地面的積油，容易導(dǎo)致運(yùn)行和維護(hù)人員在日常設(shè)備巡回和缺陷處理中滑倒，存在嚴(yán)重人身傷害安全隱患。 (2) 水輪發(fā)電機(jī)組推力油槽甩油以及油霧外溢，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極、磁軛以及定子線棒的污染，油霧與灰塵在定子鐵芯通風(fēng)溝和轉(zhuǎn)子磁極通風(fēng)溝處堆積，造成發(fā)電機(jī)通風(fēng)散熱變差，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的散熱效果。油霧和

4、灰塵長期吸附在絕緣層上，對發(fā)電機(jī)線棒等絕緣造成腐蝕，使其絕緣性能下降，加速老化，極易造成發(fā)電機(jī)線圈短路或擊穿，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來潛在的危害，威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。(3) 長期的油槽甩油及油霧外溢，運(yùn)行人員必須密切關(guān)注推力油槽的油位變化，油位下降至最低油位時應(yīng)立即及時向油槽內(nèi)加油，這樣就造成了透平油的浪費(fèi)，增加機(jī)組的運(yùn)行成本和維護(hù)工作量。同時，對環(huán)境和設(shè)備衛(wèi)生的打掃也增加了維護(hù)人員工作量和大量清潔材料消耗。 3 推力油槽甩油及油霧外溢原因分析 3.1推力油槽油霧產(chǎn)生分析(1) 機(jī)組推力油槽容積偏?。河筒蹆?nèi)圈外徑1365mm，外圈內(nèi)徑3406mm，因受機(jī)組下機(jī)架貨物運(yùn)輸寬度限制，油槽外圈比原設(shè)

5、計尺寸小，推力油槽透平油量為16噸，若按原設(shè)計要求推力油槽透平油含量可達(dá)20噸，因此，受推力油槽容積所限，機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中油槽內(nèi)的油流態(tài)較差，油運(yùn)行中翻滾劇烈，容易發(fā)生從推力油槽蓋頂部與推力頭間隙處外溢，這是造成推力油槽油霧外溢的主要原因。(2) 推力潤滑油溫度高：機(jī)組推力潤滑油溫度一般在運(yùn)行40左右，滿負(fù)荷運(yùn)行有時可達(dá)到50多，潤滑油在高溫度及旋轉(zhuǎn)運(yùn)行下而形成高壓、高溫油霧，油霧形成而外溢，在機(jī)組停機(jī)后風(fēng)洞內(nèi)溫度下降后凝結(jié)成油珠，懸掛在下?lián)躏L(fēng)板和油槽外圈的油冷水管下，或者積在下?lián)躏L(fēng)板上的凹面和轉(zhuǎn)子支臂的內(nèi)腔里。(3) 設(shè)備結(jié)構(gòu)上分析原因：在機(jī)組推力頭軸領(lǐng)上開有與徑向成45角往上的進(jìn)油孔，見圖

6、 1（推力軸承結(jié)構(gòu)圖）所示。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，這些進(jìn)油孔起著油泵的作用，把透平油輸送到軸瓦與軸領(lǐng)之間的空隙內(nèi)及軸瓦之間的軸承油槽中，以起到對下導(dǎo)軸瓦的潤滑作用。由于進(jìn)油孔呈斜向布置，高速射油碰上工件后，一部分油會因其粘性而附著在工件上，另一部分會朝另一方向反射出去，潤滑油到處飛濺，形成大量的霧狀油珠。同時，由于推力頭軸領(lǐng)的高速旋轉(zhuǎn)，造成軸承油槽內(nèi)油面波動加劇，從而產(chǎn)生許多油泡，當(dāng)這些油泡破裂時，也會形成很多油霧。3.2推力油槽甩油及油霧外溢原因分析(1) 油槽蓋底座與油槽密封甩油改造前的推力油槽蓋為鑄鐵材質(zhì)，材質(zhì)較重，改造前推力油槽蓋見圖2，由于運(yùn)輸和安裝等各方面原因，極易造成推力油槽蓋板存在變形

7、的問題，油槽蓋底座與油槽密封設(shè)計為橡膠平板密封，因?yàn)橛筒凵w板存在變形現(xiàn)象，造成部分螺栓無法正常安裝和緊固，致使油槽蓋板與油槽底座間密封有滲油現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行后大量推力潤滑油將從油槽蓋密封結(jié)合面甩出。(2) 油槽蓋分半結(jié)合面密封甩油改造前的推力油槽密封蓋板在圓周上6等分，由于密封蓋板是鑄鐵材質(zhì)，材質(zhì)較重，由于運(yùn)輸和安裝的原因造成密封蓋板本身存在變形的問題，油槽蓋分半結(jié)合面密封設(shè)計為橡膠平板密封，因此在油槽蓋板安裝時部分螺栓無法正常安裝和緊固，造成油槽蓋分半結(jié)合面密封有滲油現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行后大量推力潤滑油將從密封結(jié)合面甩出。(3) 油槽蓋與推力頭間隙處油霧外溢推力油槽密封蓋板與機(jī)組大軸之間運(yùn)行中處于一

8、種相對高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動關(guān)系，因此就要求它們之間應(yīng)該有足夠的間隙，以防止二者發(fā)生摩擦造成設(shè)備的損壞，改造前的推力油槽密封蓋板與軸領(lǐng)之間的設(shè)計間隙是1.0 mm，間隙設(shè)置三處梳齒迷宮，間隙密封材料為5mm羊毛氈條，密封壓在油槽蓋頂部間隙表面。此設(shè)計間隙密封形式，當(dāng)羊毛氈條磨損或吸油后，機(jī)組運(yùn)行中推力油槽密封蓋板處的迷宮環(huán)密封起到的密封作用就相對較差，油槽的油霧就易通過密封蓋板與大軸之間的間隙大量溢出。4 推力油槽蓋改造方案及改造后的效果 4.1推力油槽蓋改造方案針對機(jī)組推力軸承的結(jié)構(gòu)形式，通過對推力油槽密封蓋板處存在的嚴(yán)重油霧外溢和甩油現(xiàn)象分析，電廠機(jī)械專業(yè)技術(shù)人員組織討論，提出了密封蓋板進(jìn)行改造的

9、技術(shù)方案：(1) 更換一種接觸式密封蓋板，改造后的密封蓋板形式如圖3所示；改造后推力接觸式密封蓋板有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：蓋板的金屬部分采用高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)，重量輕不易變形，在密封面上開有類似梳齒迷宮環(huán)式3個齒口，在其中上下的齒口內(nèi)安裝有彈簧和密封齒，密封齒采用非金屬耐磨特種復(fù)合密封材料，密封材料具有自潤滑特性，以及獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，吸噪音、抗靜電、比重輕、絕緣性能好，極高抗滑動摩擦能力、耐高溫、耐化學(xué)物質(zhì)侵蝕，材料自潤滑性能優(yōu)于用潤滑油的鋼或黃銅。密封齒沿圓周分布，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，靠彈簧的作用可實(shí)現(xiàn)徑向前進(jìn) 1 mm 和后退 5 mm，在軸偏擺運(yùn)行時，密封齒可通過彈簧的作用自動跟蹤調(diào)整其與轉(zhuǎn)

10、軸之間的間隙，實(shí)現(xiàn)蓋板與推力頭軸領(lǐng)之間的無間隙運(yùn)行，密封蓋在運(yùn)行中不損傷推力頭軸領(lǐng)，也不引起轉(zhuǎn)軸震動及軸溫升高，從而保證機(jī)組運(yùn)行中油槽蓋內(nèi)油霧無法外溢和甩油現(xiàn)象產(chǎn)生。(2) 油槽密封蓋板在圓周上仍采取6等分，蓋板的金屬部分采用高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)，重量輕不易變形，安裝方便；油槽蓋底座與油槽蓋密封、油槽蓋分半結(jié)合面密封均改造為“O”密封條結(jié)構(gòu)，密封性能比橡膠平板密封優(yōu)，密封安裝也更簡單，因此，推力油槽蓋安裝后能保證油槽蓋各密封結(jié)合面無滲漏油，機(jī)組運(yùn)行時各密封面無甩油現(xiàn)象發(fā)生。(3) 因?yàn)樾峦屏τ筒凵w為接觸密封形式，油槽與外界空氣完全隔離，為保證內(nèi)部空氣與外部聯(lián)通，在推力油槽蓋面上兩個安裝空氣呼吸器，

11、空氣呼吸器結(jié)構(gòu)見圖4，空氣呼吸器設(shè)計為折疊擋板式，油槽內(nèi)部油霧經(jīng)擋板過濾后成滴狀，油滴重新落入油槽內(nèi)，使油霧不會外溢，但外部空氣能與內(nèi)部聯(lián)通，以防止油槽內(nèi)部產(chǎn)生高溫、高壓氣體。4.2推力油槽蓋改造后的效果檢查(1) 2003年11月份結(jié)合機(jī)組檢修，對#1機(jī)組推力油槽蓋進(jìn)行改造方案實(shí)施，機(jī)組經(jīng)過兩年時間運(yùn)行，推力油槽蓋無甩油及油霧外溢現(xiàn)象產(chǎn)生，檢查發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)、下機(jī)架、水車室、定轉(zhuǎn)子線棒及磁軛等設(shè)備部件無油漬，從設(shè)備源頭消除了推力油槽外甩油和油霧外溢的發(fā)生。(2) #1 機(jī)組推力油槽蓋改造后運(yùn)行兩年時間，推力油槽蓋板比較干凈，無此前油污染的現(xiàn)象發(fā)生，避免了油槽內(nèi)透平油的浪費(fèi)和減輕了維護(hù)人員的日常工作量，達(dá)到了改造的預(yù)期效果。鑒于#1機(jī)組推力油槽蓋板改造后的良好效果，2005年11月份結(jié)合機(jī)組檢修，對#4機(jī)組推力油槽蓋進(jìn)行改造方案實(shí)施，2006年10-11月份結(jié)