馬錦彪，馬玉杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

1 潘家口電廠水導(dǎo)軸承作用及其簡介

水輪機(jī)導(dǎo)軸承是水輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部件，其主要作用在于承受轉(zhuǎn)輪及大軸等轉(zhuǎn)動部分的機(jī)械不平衡力，平衡徑向力，防止整個轉(zhuǎn)動部分的擺動過大，使機(jī)組運(yùn)行在中心位置附近。潘家口電廠水導(dǎo)軸承采用的稀油潤滑油浸式分塊瓦導(dǎo)軸承。導(dǎo)軸承為分塊瓦式，按照機(jī)組軸線分配各軸瓦間隙，間隙的調(diào)節(jié)采用1：50的楔子板來進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)較支柱螺釘式簡單，簡化了制造工藝且檢修調(diào)整也較支柱螺釘式簡單，軸瓦安裝維修和刮研都較筒式軸承方便。潤滑方式采用稀油潤滑，軸瓦大部分浸入油內(nèi)，并考慮在機(jī)組2個旋轉(zhuǎn)方向上有相同特性，所以水導(dǎo)瓦未做偏心設(shè)計。在軸承蓋板及軸承油槽上均裝有接觸式油擋，防止油箱內(nèi)甩油，并且阻擋油霧擴(kuò)散。導(dǎo)軸承和其支座有足夠的強(qiáng)度和剛度使其能夠承受在任何可能發(fā)生的運(yùn)行工況出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化和最大徑向荷載，并傳遞到水泵水輪機(jī)頂蓋上。水導(dǎo)軸承允許主軸軸向移動。

其主要組成有水導(dǎo)油盆、軸瓦、冷卻器、擋油環(huán)等設(shè)備組成。軸承體采用鋼板焊接制造，軸瓦采用巴氏合金和鑄鋼材料。廠內(nèi)生產(chǎn)時通過超聲波探傷對巴氏合金與鑄件的結(jié)合情況進(jìn)行檢查，至少有95%以上的面積接觸，才能確認(rèn)合格。油箱整體為分瓣結(jié)構(gòu)，用螺栓把合，分瓣油箱由鋼板焊接?，F(xiàn)場安裝時在油箱分瓣面上涂抹密封膠。油箱蓋設(shè)有觀察窗，用于觀察油箱內(nèi)潤滑油的循環(huán)狀況。在下油箱底部設(shè)有取油樣的放油接口和手閥。冷卻器型式為盤香式冷卻器，冷卻器布置在油箱底部，冷卻銅管內(nèi)通冷卻水。機(jī)組正常備用條件下，機(jī)組油槽油溫不得低于15℃。在正常運(yùn)行條件下，冷卻水投入后，軸瓦溫度不得超過65℃，軸承油溫不得超過65℃。冷卻器的冷卻水源取自廠內(nèi)技術(shù)供水系統(tǒng)，最大冷卻水壓0.8MPa。水導(dǎo)軸承潤滑油采用46號汽輪機(jī)油，主軸軸領(lǐng)旋轉(zhuǎn)，油在離心力作用下經(jīng)軸領(lǐng)下部升入軸瓦，經(jīng)上部油箱返回連續(xù)循環(huán)。水導(dǎo)軸承裝配中還設(shè)置了測溫電阻（測瓦溫和油溫）、油位計和油混水報警裝置。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 2號機(jī)水導(dǎo)軸承進(jìn)水過程簡介及原因分析

2017年底潘家口電廠2號機(jī)組檢修結(jié)束在進(jìn)行調(diào)相壓水試驗(yàn)后，水導(dǎo)油混水達(dá)到了報警值，對水導(dǎo)軸承用油進(jìn)行化驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)含水量遠(yuǎn)超報警值。

首先對水導(dǎo)軸承各組合面及水導(dǎo)軸承上蓋進(jìn)行檢查，各組合面安裝良好無滲漏或進(jìn)水跡象，故需進(jìn)一步對水導(dǎo)軸承拆除后進(jìn)行檢查。對水導(dǎo)軸承拆除后檢查發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承內(nèi)明顯存在大量積水。由于水導(dǎo)冷卻器型式為水循環(huán)水冷，且冷卻器裝于油槽內(nèi)部，故懷疑冷卻器漏水導(dǎo)致了水導(dǎo)漏水。對水導(dǎo)冷卻進(jìn)行打壓試驗(yàn)，30min后壓力下降0.5MPa，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

從試驗(yàn)結(jié)果看出水導(dǎo)冷卻器確已出現(xiàn)了漏水情況，需對其進(jìn)行檢查處理，在對水導(dǎo)軸承進(jìn)行拆除將冷卻器吊起后檢查，發(fā)現(xiàn)漏水部位為冷卻器分瓣組合處，由于我廠水導(dǎo)冷卻器型式為分瓣組合式，分瓣組合處密封采用耐油膠皮進(jìn)行密封，故懷疑密封損壞導(dǎo)致了漏水，對其進(jìn)行拆除后發(fā)現(xiàn)密封墊確實(shí)存在問題，密封墊確已出現(xiàn)了破裂等問題。對密封墊材質(zhì)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封墊非耐油膠皮。故導(dǎo)致了水導(dǎo)冷卻器漏水。如圖2、3所示。

圖2 水導(dǎo)組合縫處漏水示意圖

在對冷卻器進(jìn)行檢查過程中，為查找滲漏點(diǎn)再次進(jìn)行了一次打壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)冷卻器雖確存在滲漏現(xiàn)象，但并未形成水流，水導(dǎo)油槽中大量的水不可能全部來自于水導(dǎo)冷卻器滲漏，故需進(jìn)一步對滲水原因進(jìn)行分析。既然水導(dǎo)冷卻器漏水并不嚴(yán)重，水導(dǎo)軸承中大量的水只能從主軸密封處進(jìn)去。推斷主軸密封處進(jìn)水原因?yàn)椋{(diào)相壓氣過程中，氣體從頂蓋進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，部分氣體從轉(zhuǎn)動與固定部分的間隙進(jìn)入了主軸密封處（如圖4中①所示），且由于本次對檢修中對主軸密封轉(zhuǎn)動環(huán)及固定環(huán)進(jìn)行更換，導(dǎo)致主軸密封轉(zhuǎn)動環(huán)與固定環(huán)之間配合存在一定的間隙，從而使主軸密封潤滑水漏水量增大，大量氣體將潤滑水壓到了大軸處，同時在大軸旋轉(zhuǎn)時在離心力的作用下將水卷入了水導(dǎo)油槽內(nèi)（如圖4中②所示）。

圖3 水導(dǎo)軸承組合圖

圖4 進(jìn)水情況示意圖

3 問題處理與預(yù)防

本次水導(dǎo)冷卻器漏水原因?yàn)槊芊鈮|選定錯誤，最終導(dǎo)致了水導(dǎo)冷卻器漏水。在對水導(dǎo)密封墊進(jìn)行更換后，解決了水導(dǎo)冷卻器的漏水問題。此次事故提醒了我們，現(xiàn)市場上各類膠皮的質(zhì)量參差不齊，提醒各采用外購膠皮自制密封墊時應(yīng)注意其膠皮質(zhì)量，并應(yīng)對其性能進(jìn)行檢測。具體檢測方法可采取膠皮到廠后，若為耐油膠皮，可取一小塊，將其浸泡入油中24h，膠皮以不發(fā)生任何變化為合格，若膠皮發(fā)生變形、膨脹等各類缺陷，則為非耐油型膠皮，不應(yīng)采用。

對于主軸密封配合不嚴(yán)導(dǎo)致水導(dǎo)油槽進(jìn)水問題，由于此時機(jī)組已開始進(jìn)行調(diào)試。且機(jī)組原始設(shè)計上不具備不拆卸水導(dǎo)軸承就能檢查、調(diào)整和更換主軸密封元件功能。若對整個水導(dǎo)軸承及主軸密封進(jìn)行拆卸需要周期較長，故只能采用減少主軸密封潤滑水量或采取擋水板的形式防止?jié)櫥M(jìn)入油槽中。由于減少機(jī)組主軸密封潤滑水量，可能導(dǎo)致主軸密封溫度升高甚至主軸密封燒毀等風(fēng)險，故未采納。根據(jù)我廠水導(dǎo)軸承與主軸密封的布置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（主軸密封與水導(dǎo)油槽底部之間存在一定間隙），故可采取在空擋處加裝擋水罩的方式，防止?jié)櫥卮筝S甩入水導(dǎo)油槽中。具體加裝部位如圖5擋水罩安裝圖所示。

圖5 擋水罩安裝圖

擋水罩采用分瓣法蘭盤組裝而成，擋水罩在運(yùn)行過程中需與水機(jī)大軸同步旋轉(zhuǎn)，由于大軸此處并無止口用于固定擋水罩，為保證擋水罩可靠的固定在大軸上，設(shè)計時在兩個半法蘭盤設(shè)計有10mm間隙。整個擋水罩設(shè)計如圖6所示。

由于在擋水罩兩端設(shè)計存在間隙，在運(yùn)行過程中少量水仍可能延此縫隙進(jìn)入水導(dǎo)軸承內(nèi)，故需對此檢修進(jìn)行封堵，因橡膠具有良好的壓縮性，且加工方便，故在縫隙中加裝了10mm厚的防水橡膠板保證其密封性。在全部安裝結(jié)束后對安裝情況進(jìn)行檢查，緊固后法蘭間每側(cè)的間隙（即膠皮厚度）應(yīng)不超過10mm，以確保橡膠板有足夠的壓縮量及確保擋水罩能預(yù)緊安裝在主軸上防止脫落。在擋水罩安裝結(jié)束后，再次進(jìn)行調(diào)相及抽水啟動試驗(yàn)，觀察擋水罩運(yùn)行情況良好，水導(dǎo)軸承未再出現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象。

圖6 擋水罩裝配圖

4 結(jié)束語

本文對潘家口電廠的水導(dǎo)軸承及其運(yùn)行方式進(jìn)行了大致介紹，并對本廠發(fā)生的水導(dǎo)軸承的進(jìn)水故障進(jìn)行了詳細(xì)地分析研究，對可能存在的問題逐一排查，最終找到問題的原因并將問題處理，確保機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。對于不能從問題根源徹底解決的問題，也制定采取了臨時措施。希望通過本文給相關(guān)水電廠在出現(xiàn)類似問題時提供一個解決問題的方向。