張麗萍，張立明

(1.水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江 杭州 310012；2.杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司，浙江 杭州 310012)

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水輪發(fā)電機(jī)軸承防甩油設(shè)計(jì)和措施

張麗萍1，張立明2

(1.水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江 杭州 310012；2.杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司，浙江 杭州 310012)

對(duì)國外項(xiàng)目中經(jīng)常遇到的水輪發(fā)電機(jī)推力軸承甩油問題進(jìn)行分析，并根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出根本上的預(yù)防措施，取得不錯(cuò)的效果。圖3幅。

水輪發(fā)電機(jī)；軸承；防甩油設(shè)計(jì)；措施

1 軸承甩油危害性

水輪發(fā)電機(jī)推力軸承一般采用汽輪機(jī)油潤(rùn)滑。對(duì)推力軸承而言，影響潤(rùn)滑性能的主要是油量和油形成的油膜，油膜厚度與潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度的平方根成正比，油膜內(nèi)摩擦損耗與潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度成正比，油槽內(nèi)攪拌損耗與潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度的平方根成正比。

如果油槽經(jīng)常發(fā)生甩油或油氣進(jìn)入空氣冷區(qū)系統(tǒng)，會(huì)造成以下危害：

(1)容易造成污染。油槽甩油或油氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)磁極、磁軛和定子線棒的污染。油氣或灰塵進(jìn)入冷卻系統(tǒng)沉積，會(huì)導(dǎo)致冷卻效果變差。油污附著在絕緣層上，會(huì)加速其老化，影響絕緣性能，威脅發(fā)電機(jī)的壽命。

(2)長(zhǎng)期甩油造成浪費(fèi)。由于油位必須在合理位置，所以運(yùn)行人員必須經(jīng)常巡視油槽，不時(shí)添加，既浪費(fèi)人力也浪費(fèi)物力。

(3)地面積油。會(huì)給日常運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)人員帶來不便，容易在處理缺陷時(shí)滑倒。

2 改進(jìn)措施

為防止油霧和甩油，在設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇合理的擋油管高度。位于油槽油位以下的所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件均增加穩(wěn)油板，以防止?jié)櫥驮跈C(jī)組運(yùn)行時(shí)的波動(dòng)，減少油霧的產(chǎn)生和甩油，將攪動(dòng)產(chǎn)生的損耗和甩油的可能性控制在一個(gè)很低的水平。

為防止油或油氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)或空氣冷卻系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分之間，油槽都進(jìn)行了很好地密封。

靜止部分的密封有：推力軸承油槽有很多把合面，都需要密封。在軸向，所有在油面以下、用螺栓把合的結(jié)合面均采用O型密封圈密封；而在圓周方向，所有的分瓣面均采用膠水來密封。所有自動(dòng)化元件的引線電纜出口均高于油面，以防止油通過線纜滲出油槽，并且出口的孔洞也將采用填充材料密封。管路與油槽的連接法蘭采用O型密封圈密封。

轉(zhuǎn)動(dòng)部分的密封有：位于油槽油位以下的所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件均增加穩(wěn)油環(huán)，以減少油霧的產(chǎn)生和甩油。如下所示為位于推力頭外圈、推力頭和推力鏡板內(nèi)圈處的密封結(jié)構(gòu)(見圖1)。金屬結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)成可以阻止?jié)櫥脱刂屏︻^、推力鏡板內(nèi)壁爬升的結(jié)構(gòu)，推力頭外圈密封設(shè)計(jì)成允許空氣進(jìn)入油槽的結(jié)構(gòu)。一旦油霧產(chǎn)生，來自下機(jī)架底部的密封空氣和來自于通氣孔由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流將把油霧限制在油槽上部的腔室內(nèi)，然后再由排油霧裝置將油霧吸出。允許壓力空氣進(jìn)入的腔室將采用密封齒環(huán)密封，保證油霧無法由此溢出。

以下推薦2種有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的防止油氣溢出的軸承密封方式，這2種方式均采用壓力空氣密封(見圖2、圖3)。

1：上穩(wěn)油環(huán)；2：下堵氣環(huán)；3：停機(jī)狀態(tài)時(shí)的油位；4：運(yùn)行油位

1：上密封腔；2：磁軛通風(fēng)產(chǎn)生的密封空氣進(jìn)入上密封腔；3：磁軛通風(fēng)產(chǎn)生的密封空氣進(jìn)入下密封腔；4：密封空氣由軸承排出；5：密封空氣進(jìn)入軸承；6：經(jīng)過通氣孔和下密封腔的氣流；7：空氣/油霧被吸收；8：真空泵；9：油過濾器；10：潔凈空氣排出機(jī)坑；11：油回收

圖2 軸承密封方案1

方案1中，根據(jù)運(yùn)行需要，密封空氣的進(jìn)氣量可通過閥門來調(diào)節(jié)。排油霧口沿著圓周布置4個(gè)。在下機(jī)架的底部，也有1個(gè)密封腔(即下密封腔)，它的工作方式與上密封腔相同。

方案2采用迷宮式密封，工作的方式與方案1的原理相同；壓力空氣的流向如圖3所示，也與方案1的基本相同，只是在空氣的消耗量上會(huì)有所區(qū)別。

上導(dǎo)軸承也可采用與組合軸承同樣的防油霧和防甩油措施。為更好的防止油或油氣溢出，可以采用廠房提供的壓縮空氣作為空氣密封的氣源以替代由磁軛通風(fēng)產(chǎn)生的氣源。

1：上密封腔；2：迷宮式密封；3：磁軛通風(fēng)產(chǎn)生的密封空氣；4：來自于下密封腔的密封空氣；5：空氣/油霧被吸收

圖3 軸承密封方案2

3 結(jié) 論

從方案1和方案2的設(shè)計(jì)可以看出，防止甩油的關(guān)鍵在于密封，而密封怎么設(shè)計(jì)才能有效防止甩油可通過上述2個(gè)方案找到靈感。設(shè)計(jì)中保證壓力空氣流入，采用壓力空氣密封，結(jié)合閥門調(diào)節(jié)或迷宮式密封，很好地解決了軸承的密封問題。

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責(zé)任編輯 吳 昊

2014-12-04

張麗萍(1982-)，女，工程師，主要從事水電站設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理工作。E_mail:lpzhang@hrcshp.org