發電機下導軸承內擋油管的改造

李 璞

(廣東省粵電集團天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠，貴州 興義 562400)

1 概述

某電站為引水式水電站，裝機容量4×300?MW，設計水頭 111.00?m，額定轉速 136.4?r/m in。其水輪機型號為HLA 630—LJ—577.5；發電機采用立式三相同步半傘式發電機，型號為SF300—44/12440，具有自激并勵可控硅靜止勵磁系統和全封閉雙路徑向自循環空氣冷卻系統。

整臺機組采用上導、下導、水導及推力4道軸承。發電機轉子下方設置1道推力軸承，裝在發電機下機架上；轉子上方設置1道上導軸承，裝在發電機上機架中心體內；轉子下方設置1道下導軸承，裝在發電機下機架中心體內；水輪機中設置1道水導軸承。其中，?推力瓦為彈性金屬塑料瓦結構，上導瓦、下導瓦為分塊瓦結構，水導瓦為筒式瓦結構。

該電站4臺水輪發電機組自1998年12月投產以來，發電機下導軸承一直存在嚴重的甩油問題(此缺陷也是很多已投產老電廠的共性問題)，是困擾該電站多年的機組安全隱患。經在機組下部加裝防甩油裝置進行改造治理(在擋油管下部的大軸上加裝甩油環和接油盆，將甩出的油集中到接油盆，定期或利用每年機組小修機會將油排走)后，問題仍未徹底解決。發電機下導軸承甩油不僅嚴重污染水車室運行環境，造成資源浪費，污染下游用水；還會導致油位降低，引起軸瓦溫度升高，嚴重時會導致燒瓦。因此，在機組的整個運行過程中必須定期補油，以保證下導軸承始終在正常油位。

經分析研究，2014年底3號機組A修時，對發電機下導軸承內擋油管和油路循環方式進行了技術改造，消除了下導軸承甩油的缺陷。

2 下導軸承甩油原因分析

2.1 主要原因

發電機下導軸承甩油的主要原因是原擋油管為分瓣結構。當機組運行時，分瓣擋油管的合縫板阻擋了油流旋轉，造成油流面局部升高，進而導致機組在運行初期甩油非常嚴重。此后，對分瓣擋油管的合縫板進行圍擋，以削弱擋油管合縫板的阻油影響，但由于圍擋與擋油管中間部位安裝時存在一定空檔，效果不明顯。此外，由于擋油管與下機架存在止口定位，下機架與軸線的不同心直接導致擋油管與軸線不同心，且無法對擋油管進行同心調整，加劇了擋油管與軸領間的偏心泵效應，直接造成下導軸承甩油。

2.2 次要原因

下導軸承潤滑油經過軸領下端泵孔后，進入導瓦室，參與軸承潤滑；然后通過座圈上的連通孔進入冷卻器室，經冷卻器冷卻后，再次流回泵孔，完成一次循環。在機組運轉時，可能出現冷卻器室回油不暢的現象，導致瓦室液面升高。當瓦室液面高于軸領上部的均壓孔時，油經過均壓孔倒灌入擋油管側，出現下導軸承甩油問題。

3 改造過程

3.1 改造方案

由于原擋油管結構的限制，無法在原檔油管的基礎上進行改造，實現新結構的設計理念，因此需設計制造新擋油管。新擋油管設計方案如下。

（1）?擋油管仍為分兩瓣結構。

（2）?在擋油管上部設擋油桶，擋油管覆蓋分瓣擋油管合縫板，以消除擋油管合縫板因機組運行滑轉子旋轉引起的油流阻堵和油面上升。

（3）?將下導擋油管改為螺旋形雙層擋油管，并在擋油管圓周方向設油流導向鋁合金板條，其傾斜方向與油流方向相反。當機組運行時，擋油管與軸領間的油在流動過程中會受到向下的作用力，可有效阻止擋油管與軸領間油面的上升，從而保證油不會從擋油管溢出。

（4）?擋油管與油面相對高度計算。擋油管與液面的相對高度系數K的計算公式為：K=(h/nrb)×105。

其中，h為擋油管口至液面的高度，mm；r為發電機下導軸領的半徑，mm；b為擋油管與軸領的單邊間隙，mm；n為額定轉速，r/m in。在結構設計時K應該大于1.3。

從上述公式可以看出，擋油管與軸領之間的間隙b對密封效果影響明顯，間隙越小，密封效果越好。現設b=2?mm，取h=44.5?mm，發電機下導軸領內徑 Φ=1?810?mm，則r=1?810/2=905?mm，n=136.4?r/m in，根據公式可計算出K=18，遠大于規范值1.3。同時，軸領與發電機大軸為一體結構，具有較高的同軸度，故2?mm的安裝間隙可以滿足機組安全運行要求。

(5)?在位于各導瓦之間的座圈上用萬向鉆加工Φ35排油孔32個，高程設置在下導瓦中心線附近。

(6)?測量擋油管外圓與軸領內圓的間隙，間隙測量孔由4個改為8個，按圓周均布。

(7)?在擋油管下油盤內圓側下平面設置調整擋油管與軸同心度的頂絲結構。

(8)?將24個泵油孔堵塞12個(每間隔1個堵1 個)。

(9)?擋油管與下機架間不設定位止口，以方便調整擋油管與軸線的同心度。

(10)?擋油管在制造廠完成整體加工，現場無需進行焊接和其他加工工作。

(11)?在油槽蓋上開通氣孔，并加裝氣窗，以避免出現冷卻器室憋氣問題。另外，將絕緣墊板與軸領之間的間隙調大為3-5?mm，并在機組運行時注意觀測瓦溫度。

3.2 制造加工要求

(1)?設備制造應保證擋油管與把合固定孔確定的軸線的同心度要求。

(2)?設備制造應保證擋油管與擋油管的把合法蘭的垂直度要求。

(3)?擋油管焊接件應進行退火處理，以防止工件因焊接應力釋放而變形。

(4)?工件運輸應采取必要的防變形措施。

3.3 安裝要求

(1)?擋油管安裝前應進行尺寸檢查，檢查合格后方可安裝。

(2)?工地安裝應采用導向桿定位，均勻提升，以保證擋油管的安裝位置正確。

(3)?擋油管同心度調整，應利用擋油管底法蘭上設的測量間隙孔，調整擋油管與軸領間的間隙(2?mm)均勻。

(4)?擋油管分兩瓣，瓣間間隙應用密封膠填充，以避免間隙存在。

(5)?由于擋油管尺寸的限制，擋油管更換需在機組A修時實施。

4 結束語

發電機下導軸承甩油缺陷，是許多已建老水電廠(混流式機組)的共性問題。2014年底，3號機組A修時，對發電機下導軸承內擋油管和油路循環方式進行了改造。通過上述改造，該電站徹底消除了3號機下導軸承甩油缺陷，機組軸瓦溫度正常，振、擺值均優于國家標準，機組運行安全穩定。