李民希

（二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花617100）

1 水電站推力/下導(dǎo)油槽結(jié)構(gòu)介紹

本水電站水輪發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承安裝在下機(jī)架內(nèi)，采用分塊扇形瓦結(jié)構(gòu)，由34塊巴氏合金瓦組成。軸瓦抱合在推力頭提供的軸頸上，座放于下機(jī)架支撐環(huán)上，機(jī)組運(yùn)行過程中的徑向力通過抗重螺栓經(jīng)下機(jī)架傳遞到機(jī)坑混凝土基礎(chǔ)上。下導(dǎo)瓦瓦面加工橫向進(jìn)油槽，進(jìn)油邊加工有一縱向儲油槽。進(jìn)油槽上方有1排油槽，槽內(nèi)有3個徑向排油孔[1～4]。

該機(jī)組推力軸承的支撐方式為小彈簧簇式。每塊瓦下由70個高度為（58.67±0.08）mm、預(yù)緊力為（770±45）kg的彈簧支撐，可自動調(diào)節(jié)瓦的受力和保證瓦面自由隨動傾斜，機(jī)械變形小。機(jī)組推力瓦共有24塊，瓦的厚度僅為45mm。瓦背有一塊5mm厚的不銹鋼墊板，用以平衡瓦的受力同時形成瓦的附加冷卻通道。瓦背設(shè)有126個獨(dú)特的冷卻槽，用專用的油嘴吸入冷油對瓦背進(jìn)行冷卻，在運(yùn)行中減小瓦體的溫度梯度，減小熱變形的影響。

2 水電站推力/下導(dǎo)油槽甩油原因分析

經(jīng)過長期運(yùn)行觀察，發(fā)現(xiàn)該水電站推力/下導(dǎo)油槽當(dāng)前甩油主要由內(nèi)甩和外甩兩部分組成。

2.1 油槽內(nèi)甩油

由于運(yùn)行時軸領(lǐng)的高速圓周運(yùn)動及油的粘滯性，使整個空腔內(nèi)的油流呈劇烈的紊流狀態(tài)。為防止油溢出，按經(jīng)驗(yàn)，擋油圈上口應(yīng)比靜止油面高出一段。而GE公司設(shè)計(jì)的最低報(bào)警油位距擋油圈上口為53mm，最高報(bào)警油位為10mm，所以會出現(xiàn)內(nèi)甩油。推力/下導(dǎo)油槽的內(nèi)擋油圈是廠內(nèi)加工后整體運(yùn)到現(xiàn)場的，在現(xiàn)場采用對稱角焊接形式固定在下機(jī)架上。因此，在焊接過程中如控制不好，很容易產(chǎn)生變形，引起油流在油槽內(nèi)運(yùn)動中產(chǎn)生較大的阻力，造成油槽內(nèi)油流紊亂加劇內(nèi)甩油。

2.2 油槽外甩油

從油槽蓋板的結(jié)構(gòu)、推力軸承的油路循環(huán)以及油槽的油位，確定外甩油一部分從油槽密封蓋板甩油，另一部分從推力頭和轉(zhuǎn)子的接縫處甩油，曾用試驗(yàn)予以了證實(shí)。試驗(yàn)過程如下：在推力/下導(dǎo)油槽蓋板上+X、+Y方向各安裝了1個固定測架，并在測架上安裝了垂直測紙和水平測紙。垂直測紙用以監(jiān)測推力頭與轉(zhuǎn)子中心體接縫處甩油;水平測紙用以監(jiān)測油槽密封蓋板環(huán)縫處甩油。兩次測量結(jié)果相同：貼在立面測板上的測紙中部有一道（約45mm寬）被潤滑油浸透，而平面測紙的中部略有一道油霧痕跡。試驗(yàn)表明：除油槽蓋板輕微的油霧逸出外，大量的油是從推力頭與轉(zhuǎn)子中心體接縫處甩出。

3 油槽甩油處理工藝

3.1 內(nèi)甩油處理工藝

在機(jī)組運(yùn)行過程中對各臺機(jī)組進(jìn)行了不同的處理措施，其中在廠家的指導(dǎo)下采取了內(nèi)擋油圈靠大軸側(cè)加高擋油圈150mm，并加工有反螺紋槽，阻止內(nèi)甩油；將原1層的下導(dǎo)油槽密封頂蓋板換成3層密封蓋板，在最上層和最下層采用毛氈作動密封，并從發(fā)電機(jī)下?lián)躏L(fēng)板處引風(fēng)至3層密封蓋板，以消除該處的負(fù)壓等，上述措施解決了內(nèi)甩油，但是外甩油問題并未解決。根據(jù)我廠試驗(yàn)結(jié)果分析，在5號機(jī)和3號機(jī)推力/下導(dǎo)油槽擋油圈上加裝帶螺紋的阻油環(huán)和在推力頭上加裝拋油環(huán)。阻油環(huán)用于阻斷透平油沿?fù)跤腿屯屏︻^內(nèi)表面上行，這是解決機(jī)組甩油的根本性措施，拋油環(huán)用于擋住越過靜油位線的透平油，防止其通過轉(zhuǎn)子中心體和推力頭之間的縫隙。在2號和4號機(jī)的推力/下導(dǎo)油槽出現(xiàn)內(nèi)甩油后，臨時加高擋油圈解決了內(nèi)甩油問題。在1號機(jī)和4號機(jī)組的推力頭與轉(zhuǎn)子中心體的結(jié)合縫處加裝“O”型橡膠密封條防止外甩油。

對于6號機(jī)在后續(xù)的運(yùn)行中又增加擋油蓋板，當(dāng)機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，其油滴碰上擋油蓋板后一部分會因其粘性而粘在擋油蓋板上，另一部分則會反彈回去，改造中采用了斜蓋板，使得反彈回去的油繼續(xù)粘連在原水平蓋板上，大大減小油霧的產(chǎn)生。在實(shí)際設(shè)計(jì)中將擋油蓋板的角度設(shè)置為了43°，并且內(nèi)表面較粗糙。

圖1 擋油蓋板安裝示意圖

由于機(jī)組推力/下導(dǎo)油槽擋油圈運(yùn)至安裝現(xiàn)場后，存在不同程度的變形；安裝時，受油槽結(jié)構(gòu)的限制，測量、調(diào)整十分困難，結(jié)果造成阻油環(huán)與推力頭內(nèi)側(cè)間隙不均勻而出現(xiàn)內(nèi)甩油。為了徹底根治推力/下導(dǎo)軸承甩油，電廠在擋油圈上增加了葉柵，阻止透平油超過靜油位線繼續(xù)上行。隨推力頭運(yùn)動的透平油繞過固定于擋油圈上的葉柵后，具有一定動能的透平油在垂直方向上形成油柱分力阻止內(nèi)甩油。根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速和推力軸承實(shí)際情況，在靜油位線上，把47塊長度均為240mm，水平夾角為6°的不銹鋼導(dǎo)流葉柵等間距安裝在擋油圈上。葉柵迎著油流方向側(cè)高，出油側(cè)低。這樣的葉柵布置，起到了壓油的作用。

3.2 油槽改造工藝

從下導(dǎo)瓦的結(jié)構(gòu)看，進(jìn)入進(jìn)油槽的油除建立油膜外，向上運(yùn)動的油大部分通過排油溝排入上部油槽，但在推力頭的旋轉(zhuǎn)過程中，仍有一部分油越過排油溝上竄到下導(dǎo)瓦上端非工作面；下導(dǎo)瓦上端非工作面與推力頭間隙之間的潤滑油在動擺度的作用下受到擠壓而成噴射狀直達(dá)蓋板，并因該處為負(fù)壓區(qū)，粘附在油槽頂層蓋板處的油從推力頭與蓋板間的間隙處逸出。為防止或者減輕下導(dǎo)油槽油滴的外逸，在機(jī)組檢修中對推力/下導(dǎo)油槽進(jìn)行以下改造[5～7]：

（1）取消原安裝在下導(dǎo)瓦上端部的L型擋油板，在發(fā)電機(jī)推力頭凸臺面上安裝10塊寬30mm、厚4mm弧形環(huán)氧板來阻擋來自下導(dǎo)瓦擠壓而產(chǎn)生自下而上的油滴，每塊環(huán)氧板采用6顆8.8級M8內(nèi)六角螺栓固定把合形成圓周，充分阻擋來自下導(dǎo)瓦擠壓而成噴射狀的油滴直達(dá)油槽上層密封蓋板。

（2）取消原安裝在油槽上層蓋板的呼吸器，在下機(jī)架-X偏-Y方向的呼吸器位置布置一根排氣管路，并引至下機(jī)架走臺板下方，其余呼吸器位置安裝專用堵板進(jìn)行封堵。

（3）減小油槽內(nèi)油霧沿密封齒間隙逸出的通道，在下導(dǎo)油槽上層蓋板下端面安裝10塊2mm厚的鋁制立式環(huán)形擋圈，鋁制立式環(huán)形擋圈與安裝在推力頭凸臺面上的環(huán)氧板在高度方向上預(yù)留5mm安全間隙，防止機(jī)組旋轉(zhuǎn)過程中抬機(jī)發(fā)生碰撞，利用鋁制立式環(huán)形擋圈與安裝在推力頭凸臺面上的環(huán)氧板聯(lián)合作用，來達(dá)到減小油霧逸出通道的目的。

（4）整體更換下導(dǎo)油槽接觸式密封齒。原接觸式密封的密封齒已運(yùn)行多年，磨損嚴(yán)重，加上在歷年機(jī)組檢修時，下導(dǎo)油槽密封蓋板經(jīng)常拆卸、回裝，周向相鄰密封齒接縫處的柔性密封膠管存在脫落、損壞現(xiàn)象，使得相鄰密封齒之間存在間隙。

（5）為有效防止下導(dǎo)油槽內(nèi)油氣混合物在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中沿推力軸領(lǐng)上竄，結(jié)合下導(dǎo)油槽上層蓋板結(jié)構(gòu)，采用氣密封原理，在下機(jī)架均勻布置4套從擋風(fēng)板處引出的風(fēng)管（風(fēng)管固定在靠風(fēng)閘圍板側(cè)），4套引風(fēng)管一并供入中間的供風(fēng)環(huán)管；同時在10塊下導(dǎo)油槽上層蓋板上下兩層密封齒之間的周向中部位置各鉆一個φ12.7的通風(fēng)孔，引出10根供風(fēng)支管與供風(fēng)環(huán)管相連，使從擋風(fēng)板處引出的壓力風(fēng)在油槽上層蓋板與軸領(lǐng)間形成氣密封裝置。

（6）選用原發(fā)電機(jī)-Y方位下導(dǎo)油槽上層蓋板呼吸器安裝孔位置，布置1根引風(fēng)管至水車室內(nèi)，在水車室內(nèi)安裝1臺大功率吸排油霧裝置，強(qiáng)迫抽取油槽內(nèi)產(chǎn)生的油霧，平衡油槽內(nèi)壓力，以抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓力，避免油霧通過接觸式密封的動態(tài)間隙進(jìn)入到發(fā)電機(jī)通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)。同時，抽取的油霧通過大功率吸排油霧裝置的沉積、收集、定期回收處理，避免造成環(huán)境污染。

圖2 改造后發(fā)電機(jī)推力/下導(dǎo)油槽結(jié)構(gòu)

4 油槽甩油狀態(tài)下機(jī)組運(yùn)行的注意事項(xiàng)

（1）加強(qiáng)機(jī)組推力油槽的油位和推力/下導(dǎo)軸承油位和溫度監(jiān)視。發(fā)現(xiàn)推力油槽油位有波動或者推力/下導(dǎo)軸承溫度有波動時務(wù)必及時通知專業(yè)班組進(jìn)行檢查，確定油槽油位是否正常。

（2）對發(fā)電機(jī)定子鐵心溫度和風(fēng)洞內(nèi)冷熱空氣溫度進(jìn)行長期跟蹤分析。機(jī)組甩油會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)通風(fēng)道堵塞，同時下導(dǎo)油槽的氣密封取用的空氣減少了發(fā)電機(jī)的通風(fēng)量，都會影響發(fā)電機(jī)各部的冷卻效果。對機(jī)組各部溫度進(jìn)行長期的跟蹤分析有利于實(shí)時掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)溫度的變化趨勢合理安排機(jī)組的運(yùn)行方式和檢修計(jì)劃，并利用機(jī)組檢修期對發(fā)電機(jī)通風(fēng)槽和空冷器進(jìn)行清掃。

（3）發(fā)現(xiàn)下風(fēng)洞和水車室地面積油后及時通知專業(yè)班組進(jìn)行清掃，防止造成環(huán)境污染，同時相關(guān)人員進(jìn)出風(fēng)洞注意滑跌摔跤。

5 結(jié)語

本水電站水輪發(fā)電機(jī)推力/下導(dǎo)油霧甩油治理取得了顯著的效果[8～10]，通過阻擋甩油路徑、減小油霧外逸通道的方式來進(jìn)行處理，不失為一種治理策略，此次防甩油治理方法對類似油槽結(jié)構(gòu)的機(jī)組甩油治理提供了有益的借鑒。