軸流轉(zhuǎn)漿機(jī)組發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油處理

王環(huán)東，郭 娟

（吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林省撫松縣 134500）

軸流轉(zhuǎn)漿機(jī)組發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油處理

王環(huán)東，郭 娟

（吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，吉林省撫松縣 134500）

針對(duì)石龍電站發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化上機(jī)架、下機(jī)架、推力軸承及上、下導(dǎo)軸瓦的支撐結(jié)構(gòu)，提高了支撐剛度，同時(shí)通過(guò)降低推力軸承高程、改善油循環(huán)，最終解決了發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油這一重大缺陷，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

擺度；漏油；腹板；推力

0 引言

松江河梯級(jí)石龍水電站裝有兩臺(tái)單機(jī)容量為35MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號(hào)SF35-30/6250，額定轉(zhuǎn)速200r/min，額定容量35MW，機(jī)組型式為三導(dǎo)懸式結(jié)構(gòu)，推力軸承與上導(dǎo)軸承共用一個(gè)油箱，推力瓦由8塊塑料瓦組成，推力負(fù)荷為586t，上導(dǎo)軸瓦由10塊烏金瓦組成，推力頭與鏡板為一體式結(jié)構(gòu)，推力頭外緣作為上導(dǎo)軸承受機(jī)組的徑向力，下導(dǎo)軸承由12塊烏金瓦組成，調(diào)整方式采用抗重螺栓調(diào)整。

石龍電站1號(hào)機(jī)組自2010年投運(yùn)以來(lái)推力軸承一直存在甩油問(wèn)題，雖進(jìn)行過(guò)多次小規(guī)模改造，但均無(wú)明顯效果，大約每月需補(bǔ)油一次；另外機(jī)組每運(yùn)行3個(gè)月左右，各導(dǎo)軸承擺度就會(huì)嚴(yán)重超標(biāo)，最大時(shí)下導(dǎo)擺度由原來(lái)的0.26mm（下導(dǎo)擺度不大于0.28mm）增大到0.65mm。機(jī)組甩出的油霧直接濺至定、轉(zhuǎn)子內(nèi)部，嚴(yán)重影響機(jī)組定、轉(zhuǎn)子絕緣，同時(shí)對(duì)下游環(huán)境造成了一定的污染，而機(jī)組的擺度增大導(dǎo)致瓦溫升高，上導(dǎo)瓦溫最高達(dá)55.9℃，已超過(guò)報(bào)警溫度0.9℃，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 原因分析

1.1 機(jī)組上、下機(jī)架剛度不足

上機(jī)架為負(fù)荷機(jī)架，承受機(jī)組的推力負(fù)荷，原上機(jī)架中心體與支臂采用大合縫板把和結(jié)構(gòu)，徑向及軸向剛度較小，原下機(jī)架腹板采用單腹板結(jié)構(gòu)，徑向剛度弱，這就導(dǎo)致機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生變形影響機(jī)組擺度。

1.2 導(dǎo)軸承瓦支撐件加工精度不夠

導(dǎo)軸承支撐件加工精度不高，存在配合間隙（如抗重螺栓鎖定螺母配合間隙過(guò)大、絕緣套強(qiáng)度過(guò)低、楔子板薄厚不均等），隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，導(dǎo)軸承間隙不斷增大，超過(guò)規(guī)定值，使得擺度增大。

1.3 油箱結(jié)構(gòu)不合理

石龍電站推力上導(dǎo)采用上、下兩個(gè)油箱，油箱之間通過(guò)兩上導(dǎo)瓦之間空隙及瓦座背側(cè)10×φ24mm的回油孔相連，靜止油位為上導(dǎo)瓦抗重螺栓的1/2處，下油箱完全充滿(mǎn)油（見(jiàn)圖1），從圖1中可以看出，隨著油的流動(dòng)和溫度的升高，下油箱中的油受熱膨脹，由于上、下油箱連通空間有限，下油箱將無(wú)法有效地釋放壓力，就導(dǎo)致無(wú)法形成內(nèi)低外高的楔形油面，這樣就給推力頭內(nèi)表面爬油創(chuàng)造了條件，同時(shí)原推力冷卻器采用翅片式結(jié)構(gòu)，其油阻較大，從鏡板泵出來(lái)的壓力油無(wú)法有效地釋放壓力，從而造成上導(dǎo)瓦處憋壓油位升高，最終導(dǎo)致甩油。

圖1 推力軸承改造前

2 處理方法

為徹底解決上述問(wèn)題，我們結(jié)合2015年機(jī)組A級(jí)檢修，對(duì)1號(hào)機(jī)上機(jī)架、下機(jī)架、推力上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承進(jìn)行了整體改造，并對(duì)推力鏡板的連接型式進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 增加上、下機(jī)架剛度

（1）對(duì)原上機(jī)架強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)上機(jī)架各腹板，翼板等厚度進(jìn)行了調(diào)整，腹板厚度由40mm增加到50mm，翼板由30mm增加到40mm，取消了原上機(jī)架中的合縫板，改為中心體與支臂在工地焊接一體結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)架的支撐剛度，確保機(jī)架的剛強(qiáng)度滿(mǎn)足機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速要求，對(duì)優(yōu)化后的上機(jī)架進(jìn)行有限元分析，保證負(fù)荷機(jī)架中心體下沉量小于1.5mm的設(shè)計(jì)規(guī)范；將原油槽放大，增大了儲(chǔ)油量，同時(shí)增大了軸承檢修空間（見(jiàn)圖2）。

（2）下機(jī)架支臂腹板高度保持不變，每個(gè)支臂由單腹板結(jié)構(gòu)改為雙腹板結(jié)構(gòu)，用于提高支架的剛度，同時(shí)將下機(jī)架合縫板螺栓由2對(duì)優(yōu)化為3對(duì)，以增加其穩(wěn)定性。

圖2 推力軸承改造后

2.2 改變導(dǎo)軸承支撐及調(diào)整方式

（1）改造后的上導(dǎo)軸承支架與上機(jī)架之間采用止口配合及傳遞的方式承受上導(dǎo)軸承力，較原機(jī)組導(dǎo)軸承支架與上機(jī)架之間采用摩擦力傳力相比，可靠性更高，徑向剛度更大。導(dǎo)瓦安裝間隙采用調(diào)整墊片粗調(diào)，楔子板精調(diào)的方式，楔子板調(diào)好后用螺栓及止動(dòng)墊圈鎖緊。墊塊與軸承支架之間設(shè)有絕緣墊，使導(dǎo)瓦與機(jī)架絕緣，阻斷軸電流通路。減小了推力頭與上導(dǎo)瓦配合位置的直徑，由1342mm減小到1340mm，將上導(dǎo)瓦由原來(lái)的10塊增加到16塊，從而增大了導(dǎo)瓦的周向占積率，降低了導(dǎo)瓦軸承損耗。

（2）將下導(dǎo)瓦原抗重螺栓調(diào)整方式改為與上導(dǎo)瓦相同的楔子板結(jié)構(gòu)，采用調(diào)整墊片粗調(diào)，楔子板精調(diào)的調(diào)整方式，解決了抗重螺栓鎖定螺母配合間隙過(guò)大、絕緣套強(qiáng)度過(guò)低磨損而導(dǎo)致瓦間隙變化的問(wèn)題。

2.3 優(yōu)化油箱及推力軸承結(jié)構(gòu)

（1）在保證上機(jī)架與轉(zhuǎn)子間安裝距離不變的情況下，將油槽整體下移，導(dǎo)軸承中心高程及推力支撐高程下移158.5mm，增加了軸系的穩(wěn)定性，同時(shí)上導(dǎo)瓦中心線降低115mm，相應(yīng)油位也降低了115mm；擋油圈距靜止油面的高度由原來(lái)的185mm增加到300mm，為避免油位爬升提供了足夠的空間。

（2）將推力頭與鏡板改為分體式結(jié)構(gòu)，推力頭與鏡板采用螺栓連接方式，并用銷(xiāo)釘定位，便于軸線處理在推力與鏡板間加墊，解決了軸線處理時(shí)推力頭返廠處理的難題。

（3）改造后油槽為開(kāi)放式油槽，分為導(dǎo)瓦室和冷卻器室兩部分。所有的氣腔均通過(guò)均壓孔連通，消除了原冷卻器油流循環(huán)阻力過(guò)大，導(dǎo)致導(dǎo)瓦腔液面升高問(wèn)題，潤(rùn)滑油流動(dòng)順暢，經(jīng)過(guò)導(dǎo)瓦及推力瓦的熱油，繞過(guò)冷卻器從冷卻器下部流回到推力瓦內(nèi)側(cè)，冷卻器由原上裝式改為落地式紫銅管油冷卻器，便于檢修維護(hù)，換熱面積由原來(lái)的18m2增大到29.1m2，冷卻效果明顯提高。

（4）將焊接式擋油管更改為螺栓把和結(jié)構(gòu)的擋油管，可以提高擋油管的加工圓度，避免出現(xiàn)由于擋油管不圓產(chǎn)生離心泵效應(yīng)出現(xiàn)的內(nèi)甩油問(wèn)題，在擋油管頂部與推力頭頂部采用“L”型間隙密封，增大了油甩出阻力，進(jìn)入到“L”型間隙的油滴在離心力的作用下會(huì)流回到油槽。

3 運(yùn)行效果

按上述方法改造后，1號(hào)機(jī)組于2015年12月7日帶額定負(fù)荷24h試運(yùn)行，推力穩(wěn)定瓦溫最大50.9℃，下導(dǎo)瓦溫最大穩(wěn)定在37.8℃，水導(dǎo)瓦溫最大穩(wěn)定在35.7℃，瓦溫均小于報(bào)警溫度55℃；機(jī)組帶額定負(fù)荷時(shí)，上導(dǎo)最大擺度0.09mm，下導(dǎo)最大擺度0.12mm，水導(dǎo)最大擺度0.06mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)要求；停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)推力漏油及擺度超標(biāo)問(wèn)題得到了徹底的解決，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也沒(méi)有任何油跡。

4 結(jié)束語(yǔ)

石龍電站發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油問(wèn)題困擾該電站多年，通過(guò)優(yōu)化機(jī)架結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軸瓦的支撐方式、降低推力軸承高程、改善油循環(huán)等方法，最終解決了發(fā)電機(jī)擺度超標(biāo)及漏油這一重大缺陷。實(shí)踐證明以上的處理方法是成功的，也為同類(lèi)機(jī)組處理類(lèi)似問(wèn)題提供了借鑒。

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How to Deal with the Issues about Swing Function and Oil Leakage of the Axial Flow Kaplan Turbine Unit Generator

WANG Huandong, GUO Juan
（Jilin SongJiangHe hydropower limited liability company、fusong county of jilin province）

Aiming to deal with the issues about the swing function and oil leakage of the generator at Shilong Hydropower Station.By optimizing the upper and lower frames，the thrust bearing and the support structure of upper and lower guide bearings，to improve the firmness and stiffness of supporting structure .Also by reducing heights of the pushing bearing to improve the function of oil circulation，and then ，the issues of swing function and oil leakage will be solved，also the safe and stable operation of the Unit will be ensured.

TM622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 學(xué)科代碼：470.4047 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.020

2016-08-04

王環(huán)東（1974—），男，吉林，吉林松江河水力發(fā)電有限責(zé)任公司，高級(jí)工程師，主要研究方向：水輪發(fā)電機(jī)組檢修。