高水頭大型水輪機組水導軸承油槽蓋板改造

蘇勝威

（山東泰山抽水蓄能電站有限責任公司，山東 泰安 271000）

0 引言

山東泰山抽水蓄能電站位于山東省泰安市西郊的泰山西南麓，距泰安市5 km，距濟南市約70 km，靠近山東省用電負荷中心，地理位置優越，地形、地質條件良好，技術經濟指標優越。電站在山東電網中主要擔負調峰、填谷作用，并兼有調頻調相和緊急事故備用等功能。電站以二回220 kV出線接入山東省電網，電氣距離約為40 km。

電站工作毛水頭變化范圍為221～256 m，水泵水輪機型式為立式單級可逆混流式機組，電站裝機容量為1 000 MW,設置4臺單機容量為250 MW的水泵水輪機—發電電動機機組。水輪機工況額定出力255.1 MW，額定轉速300 r/min，最大發電水頭 256 m，最小發電水頭 212.5 m，額定水頭 225 m；水泵工況最大揚程入力240.01 MW,最大揚程260.55 m，最小揚程224.22 m，機組吸出高度-48 m。水輪機設備由德國Voith公司提供。 原水導軸承油槽蓋板，密封結構不合理，油霧易外溢，影響設備安全運行水平；且蓋板為不銹鋼材質，重量較大，不便于拆裝維護。為從根本上解決這一問題，泰山抽水蓄能電站對1～4號機組水導軸承油槽蓋板進行了改造。

1 改造前水導軸承油槽狀況

密封處油霧易外溢。 由于本機組轉速較高，水導軸承油槽里易產生油氣混合物，形成大量油霧。

梳齒密封的梳齒環與軸有間隙，油霧易從該處溢出。

呼吸器處滲油。呼吸器將油槽上腔與大氣連通，起平衡氣壓作用。 所配呼吸器由于過濾能力不足，反而成為油霧外溢的通道而滲油。

測溫電纜穿線處因密封處理不好導致滲油。

2 改造方案

2.1 軸密封改造

將原有的銅質梳齒環密封改造為極限間隙密封。該密封為自潤滑非金屬復合材料，耐溫性能好。在安裝方式上，新型密封為鑲嵌式密封，在密封件上開若干個槽，用以鑲嵌密封齒，通過一圈壓縮彈簧，使機組在運行狀態時，保證密封能夠與大軸徑向隨動，確保極限間隙密封，并且不會產生較大摩擦，如圖1所示。

圖1 改進后的密封結構示意圖

2.2 呼吸器改型

選用KF型油霧分離裝置，其優點是無動力，濾油霧效果優良，透平油無密封損失。KF型油霧分離裝置是由本體、折流板、集油分離器等組成。它可使油霧在通過折流板到集油分離器的過程中，由油霧凝結成油滴，返流回油槽內，經過過濾的空氣被排出，使油槽內外壓差保持一致。 無壓油霧則無法從密封間隙處擠出，實現無透平油損失密封。該油霧呼吸器結構如圖2所示。

圖2 改進后的呼吸器結構示意圖

2.3 穿線結構改造

將測溫電纜穿線由油槽外壁改為布置于密封蓋上部。 首先將所有穿線集中于一接線板（材質采用絕緣墊木）上，并將接線板適當下沉，預留出線束打彎空間。在接線板上部同時配有鋁合金電纜殼體（殼體為整體結構，圖3），使其既不影響密封蓋整體美觀，又有利于線束密封。 接線板采用絕緣墊木，并將電纜夾緊密封接頭固定于接線板上，待電纜穿過后通過鎖緊螺紋使電纜密封。

圖3 改進后的側溫電纜穿線

2.4 密封蓋材質和樣式改造

將鋼質材料的蓋板改造為鋁合金材料，并由兩瓣對接改造為4瓣對接安裝，重量減輕，便于檢修；密封蓋聯接螺栓全部采用不銹鋼材質，使其與鑄鋁合金密封蓋渾然一體，螺栓不銹蝕給設備檢修帶來很大方便。另外密封蓋與油槽連接部分的連接孔采用沉孔式連接，使密封蓋外部整體為平面結構，便于檢修人員在其上進行其它操作。

2.5 水輪機大軸擺度測量探頭支架改造

水輪機大軸擺度測量探頭支架制作成整體的，直接安裝于密封蓋上，拆裝方便。內側和縫設置于密封蓋內側，如圖4所示。

圖4 改進后的水輪機大軸擺度測量探頭支架

3 結語

經過改造有效改善了水導軸承油槽蓋板與大軸間的密封狀況和呼吸器正常工作，消除了水導軸承油槽滲油的現象。蓋板總重量減少420 kg，方便水導軸承油槽及內部設備檢修。