懸浮式受油器技改方案探討

陸志呈，徐藝恩

（廣西西江集團投資股份有限公司貴港發電廠，廣西 貴港517302）

1 問題由來

某電廠燈泡貫流式機組，投入運行已經近20年，在投產前期受油器運行正常，至2006年開始機組受油器發生故障，導致受油器油管全部斷裂，上游側滾珠軸承表面損壞脫落，殼體與受油器軸卡死等嚴重后果。電廠共4臺機組受油器陸續出現類似故障，故障破壞程度各有不同，故障發生最短時間間隔僅一周。

受油器采用懸浮式結構，在國內非常罕見。受油器圖和照片如圖1所示。

圖1 受油器圖和照片

經現場測量試驗，發現受油器故障的主要原因是在機組運行過程中，前油腔產生了較大的油壓，此油壓產生的軸向推力通過受油器殼體傳導到軸承上，而該向心滾珠軸承不能承受很大的軸向力，從而導致軸承損壞。

如需從根本上解決受油器故障，必須減少漏油量，減少前油腔油壓，或者減少殼體傳導給軸承的軸向力。該機組受油器結構特殊，經過反復分析、比較，我們提出四個技改方案，最終選擇了第一方案進行了實施，第二方案作為備選方案。

2 技改方案一

技改方案一是利用現有結構，因地制宜，盡量少改變受油器以外的其他結構，通過局部改良設計來解決問題，改造方案圖如圖2所示。

圖2 技改方案一改造方案圖

技改方案一的主要措施是加長受油器軸，軸加長后，上游側增加一端蓋，在殼體端蓋與軸之間設置旋轉密封，從而將原一個前油腔分隔為二個油腔，確保上游側油腔的油壓能夠控制在較小范圍內。

原受油器上游側密封段長度36 mm，長度較短，這也是原結構漏油較大的原因之一，該技改方案同時將該密封段長度適當加長到60 mm，該處環形縫隙漏油與長度成反比，通過加長環縫長度后，漏油量可成比例減少，則上游側的漏油量可減少原來的40%。下游側的腔體與轉輪內低壓油相通而且沒有面積差，即使漏油量大一些也不會產生大的軸向力。

通過這些措施可以基本避免由于前腔壓力產生的軸向力傳遞給滾珠軸承，經過計算分析，前腔壓力油產生的軸向力傳遞給滾珠軸承可減少約80%。

采用技改方案一的制造難度相對較大，特別是殼體的五檔內孔的同軸度要求在20 μm內，常規加工手段難以達到。該技改方案需要從加工工藝方面采取一定措施，比如采用內孔一次裝夾定位加工成型，使用特殊工裝等來確保達到圖紙要求。

3 技改方案二

技改方案二是采用目前國內燈泡貫流機組常用的浮動瓦結構，將現有受油器結構整體更換。浮動瓦結構受油器需要設置底座，底座固定，浮動瓦隨著轉軸的擺動而擺動，浮動瓦外側與固定座有一定的浮動間隙。

技改方案二的方案圖如圖3所示。

圖3 技改方案二改造方案圖

浮動瓦受油器需要在燈泡頭地板上設置底座，底座需有一定的剛性，需對原燈泡頭地板支撐進行加強，同時原布置在燈泡頭地板下方的漏油箱、水泵等設備，在受油器改造后需要移出另設安裝位置。

受油器底坐設置在燈泡體內，機組充水后燈泡體有一定上浮量，會導致受油器底座同步上浮，所以該方案需要實測燈泡體在充水后的上浮量，或者在燈泡體充水狀態下安裝受油器。

浮動瓦受油器的漏油管需從燈泡頭底部通過水輪機豎井引出至水輪機廊道層，需要水輪機豎井上開孔。

轉輪輪轂內部油壓的維持是通過受油器上部一裝置來實現，改造成浮動瓦受油器后則需取消該裝置，所以需要在廠房上部另外設置一個輪轂高位油箱，以實現轉輪輪轂油壓維持在一定范圍內。

該方案采用國內燈泡貫流機組普遍使用的浮動瓦結構，可供參考的經驗較多，受油器本身技術難度不大，但相關配套設備改動較大。

4 技改方案三

技改方案三從解決原向心滾動軸承不能承受較大軸向力角度出發，將上游側軸承改用角接觸球軸承，角接觸球軸承通常成對使用，方案三如圖4所示。

圖4 技改方案三改造方案圖

角接觸軸承既能承受徑向力又能承受軸向力，能夠承受在極端工況下前腔產生的軸向力。由于增加了一個軸承，所以需加長受油器軸長度，側向彈性支撐需要適當增加蝶簧數量，以抵消增加的摩擦力。下游側軸承仍然采用向心球軸承。

該方案采用的角接觸球軸承相對徑向游隙會稍大于向心球軸承，這一點上不利于軸與殼體的配合。

5 技改方案四

技改方案四是考慮取消2個球軸承，在受油器殼體內表面離心澆筑一層巴氏合金，巴氏合金層加工后厚度為3 mm，可大大增加外殼與軸的磨合性能。巴氏合金塑性好，本身易于磨合，其組織中含有SnSb硬顆粒，對軸徑表面起磨合作用，經過短時間的磨合后外殼與軸會進入穩定的運轉工作狀態。

考慮到受油器殼體重量較重，可能會產生偏磨，在殼體下方設置支撐，方案四如圖5所示。

圖5 技改方案四改造方案圖

方案四需在下部增設支撐，這一點與方案二采用浮動瓦受油器方案相似。

6 方案比較

方案一改造僅局限于受油器，仍沿用原來的結構，采取局部改良來解決問題，改造范圍較小。方案二整體更換原受油器結構，同時需要外移漏油箱，在水輪機豎井上開孔接管，需要另外安裝高位油箱，有較多的管路需要增設。從改造范圍和現場安裝工作量來說，方案一小于方案二。

方案一對于原來結構基本保留，沒有從根本上改變受油器及轉輪供油的方式，原有的受油器結構小巧，除了滾珠軸承易損壞的問題，其他使用情況比較正常。方案二要改造的范圍更大，相對來說風險稍大。

改造難度上，方案一的總體難度較小，但其受油器制造難度較大。方案二由于改變的范圍較大，總體難度稍大，但受油器結構常規，制造難度不大。改造成本上，方案一的成本低于方案二。

方案三主要對于2個技術點有所擔憂，一是角接觸球軸承的徑向游隙比原向心軸承有所增大，二是采用3個軸承后的穩定性問題。方案四，由于同樣需要設置底部支撐，結構上又不如方案二浮動瓦結構。所以，我們認為這二個方案還不夠成熟。

7 結論

前2個方案技術上都是可行的，但由于方案一具有成本較低，實施時間周期較短，改造的范圍較小的特點，電廠首先將方案一定為實施方案，將方案二作為備選方案。

通過對不同方案的分析、比較，使我們透徹掌握其技術特點的同時，也能夠得出最合適的結論。在此，希望能給業界同仁以啟迪和借鑒。