空冷水輪發電機自然補氣集油霧裝置設計

于華艷，王巖祿

(1.常州機電職業技術學院機械系，江蘇常州 213164;2.哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

軸承是水輪發電機組中最重要的部件之一，其中推力軸承起著支持發電機組轉子質量及軸向水推力作用;導軸承起導向作用，保證發電機轉動部件高速旋轉的穩定。軸承工作性能不僅直接關系到機組能否安全運行，而且還影響機組的出力和效率。由于發電機軸承油槽內轉動部件高速旋轉，攪動油槽內潤滑油，同時轉動部件與固定部件持續摩擦發熱，使油槽內的潤滑油產生大量油霧。油霧如果不能有效過濾清除，將從發電機油槽內擴散到整個發電機內部，對發電機造成污染，并降低發電機內絕緣材料的壽命。由于發電機內部空間狹小，不適宜安裝結構復雜的輔助通風補氣裝置，造成單純使用油霧分離裝置分離收集油霧的效果不佳。目前國內水電站普遍存在發電機軸承油霧清除效果不佳造成油霧污染的問題，因此迫切需要一種簡單高效的油霧收集裝置。設計了一款自然補氣集油霧裝置，改善了以往油霧收集不佳的問題。

1 結構設計

1.1 集油霧裝置結構

圖1、圖2為油霧收集裝置示意圖，由油霧分離器1、集油杯2、集油霧鋼管3和補氣鋼管4組成。油霧分離器1內的電動機輸出功率可根據不同發電機的使用要求調節。油霧分離器1內設置粗濾和精濾兩級過濾裝置，如圖2所示，能充分過濾出空氣中的油霧，油霧分離器1的下面安裝有集油杯2，用于收集過濾出的潤滑油，集油杯2為透明材料制造，方便觀察和清理內部的積油。

圖1 集油霧裝置示意圖

圖2 A向視圖

集油霧鋼管3一端連接發電機軸承油槽，另一端與油霧分離器1相連，安裝時集油霧鋼管傾斜向上與水平線成一定夾角，便于冷凝在管壁上的潤滑油回流到發電機軸承油槽內。補氣鋼管4安裝在發電機軸承油槽頂部適當位置，其開口在發電機定子附近，利用發電機冷卻循環風的流動風壓向發電機軸承油槽內補氣，平衡發電機軸承油槽的氣壓。補氣鋼管也需向上傾斜，與水平線成一定夾角，防止油槽內飛濺的油滴積存到鋼管內部。

1.2 優點

該集油霧裝置補氣方式是利用發電機內部的循環風自然補氣。補氣鋼管的管口安裝在發電機定子線棒附近，這里是空冷發電機循環風風道的高壓區，利用壓力較高的循環風通過補氣管進入發電機軸承油槽，平衡發電機軸承油槽內的氣壓。油霧分離器的電機功率可調，以適應不同轉速發電機軸承內部氣壓的不同;集油霧鋼管從發電機軸承油槽到油霧分離器間采取向上一個仰角安裝，利于冷凝在鋼管管壁上的潤滑油回流到發電機軸承油槽內。

整個裝置合理地利用了壓力較高的發電機空氣冷卻的循環風向軸承油槽內進行補氣，防止油霧分離器從軸承油槽內抽取油霧時造成軸承油槽內氣壓降低，影響油霧分離效果。由于補氣鋼管的開口位于發電機循環風風路中的高壓區，發電機軸承油槽內的油霧不會從補氣鋼管中泄漏出來。

2 結束語

該油霧收集裝置無須使用專門的輔助補氣裝置，利用發電機循環風實現自然補氣，無須附加氣源。利用簡單的方法維持了發電機軸承油槽內的氣壓平衡，使空氣流通順暢，提高了油霧分離效果。

由于補氣的風量很小，不影響發電機整體的通風冷卻效果，整個裝置結構簡單，安裝方便，占用空間小，非常適宜在密閉的、結構緊湊的水輪發電機中使用。

【1】粱維燕，邴鳳山，饒芳權，等.中國電氣工程大典:第5卷:水利發電工程［M］.北京:中國電力出版社，2010.

【2】機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2004.