一種解決水輪發電機座式軸承漏油的措施

2013-01-24

作者：趙吉（jí）剛
（昆明電機廠有限公司）
　　臥式水輪發電機組軸承漏油比較普遍，有的（de）在軸承（chéng）端蓋處，有的在軸承上蓋（gài）與軸承座的合（hé）縫麵處。為此有多種方法解決，本文介紹其中一種，供大（dà）家討論。其它電站（zhàn）若遇到相同問題，可以作為參考。
　　下麵分別對其進行分析：(本文所舉例為SFW1500-6/1180發電機為例)
　　發電機基本參數。本發電機型號為SFW1500-6/1180，額定功率1500kw，額（é）定（dìng）容量（liàng）1765kvA，額定轉（zhuǎn）速1000轉/分，衝擊式，前後軸（zhóu）承均為Ø200座式軸（zhóu）承。管道式通（tōng）風冷卻方式（shì），冷風從發電機定子兩端進入，熱風從發電機底部的通風管排出（chū）。軸承密封原理如圖1所（suǒ）示，當轉（zhuǎn）子旋轉時（shí），帶動葉輪隨（suí）轉軸一起旋轉，密封螺旋槽相當於一個（gè）螺旋油（yóu）泵，將沿轉軸（zhóu）表（biǎo）麵運動的油抽向軸承中心方向，減少向外的流量，即便如此，還是（shì）會有部分油沿軸表麵向外溢出，這就（jiù）需（xū）要軸承端蓋來密封，軸承端蓋上開（kāi）有泄油槽，泄油槽下部開有一個泄油孔，能將從軸表麵溢出的（de）油回收到軸承油（yóu）槽內。
　　照理說，軸（zhóu）承設計已經充分考慮了軸承的漏油問題，此軸（zhóu）承以往也已經使（shǐ）用過，軸承漏油很少，證明軸（zhóu）承防漏設計（jì）是由一定的效果的。但當此電（diàn）站發電機於07年在廠內做出廠型式試驗時發現漏油嚴重。這是為什麽（me）呢？本（běn）人認為有以下幾種原因（yīn）：
　　1.本（běn）機組發電機轉速達（dá）1000轉/分（fèn），轉速表較高，鐵心長，軸承（chéng）負荷比較（jiào）重。油在低溫及低速情況下的流動是穩流（liú），在高溫及高速運動狀態（tài）下是（shì）紊流。水輪（lún）發電機在低速（sù）或者常溫下開始運行時，軸承裏麵（miàn）的循環油流動（dòng）平（píng）穩（wěn），溶解在油裏麵的空（kōng）氣也不被釋放出來，油不產（chǎn）生汽化現象，此時軸承（chéng）一般不漏油（yóu）。但（dàn）當（dāng）電機速度上升或者潤滑油溫度升高時，油泵打油（yóu）速（sù）度也隨之加快，打油量也增加，油的黏（nián）度降低，流動性增加，溶解在油裏麵的空氣隨著油溫的增（zēng）加不斷的被釋（shì）放出來，同時因（yīn）油溫升（shēng）高，油被汽（qì）化，產生油霧，隨著（zhe）油溫的升高，轉速的提高，油的（de）汽化現象越來越多，油霧越來越多，軸承空腔裏麵的（de）壓強增大，導致油不斷沿著轉軸溢出。這說明轉速也高，油的紊亂程度越高。這（zhè）也（yě）是為（wéi）什麽同樣的軸承用在不同機組漏油情況大不相同的重要原因。另（lìng）外因軸承端蓋上的泄油孔隻有一個（gè）Ø8，當流入（rù）泄油槽的油大於從瀉油孔（kǒng）流出時，泄油槽（cáo）裏的油麵將高於轉軸端（duān）蓋（gài）處的軸徑下端，油將沿軸與端蓋間的間隙流出，加（jiā）大了漏（lòu）油量。
　　2.從生（shēng）產加工方（fāng）麵（miàn）來（lái）說（shuō），軸承端蓋（gài）與軸的之間不可能沒有間隙，並且如果間（jiān）隙過小，將增大轉（zhuǎn）軸與端蓋（gài）的摩擦係數，從而增加轉軸與（yǔ）軸承（chéng）端蓋（gài）的磨損。加上加工製造間隙可能稍大（dà），這也是軸承漏油的一個原因。
　　3.在安裝時，為了調整軸瓦間隙，需在（zài）軸承（chéng）上蓋與軸承座之間加調整墊，這也可（kě）能增加轉軸與軸承端蓋之間的間隙係。間隙（xì）的增大，必然導致漏油的增大。
　　4.還（hái）有一方麵就是發電機通風方式對軸承漏油（yóu）也有一定（dìng）的影響，本機組發電機采用的是從端部進風，底部（bù）管道出風，因為從端部進（jìn）風，則（zé）必然（rán）在端（duān）部形（xíng）成（chéng）負壓，這也將增加軸承的漏（lòu）油量，可能（néng）將從軸承漏出的（de）油吸入（rù）發電機，從而汙（wū）染發電機，破壞發電機的絕（jué）緣，影響發電機的安全使（shǐ）用，降低發電機的使用壽命。
　　通過以上的原（yuán）因分析，我（wǒ）們可以采（cǎi）用（yòng）以下幾種方式進行解決。
　　1.結構（gòu）調整。前麵已經論述（shù）過，軸承漏（lòu）油的一個主要原（yuán）因是流入泄油槽的（de）油（yóu）量大於流（liú）出的，使油（yóu）累積在（zài）泄油槽的（de）油麵高於轉軸與軸承端蓋的下端軸徑，從而使油向外逸出。為此，可采用堵和泄的（de）方法。所謂堵，就是采（cǎi）取措施減少泄油槽油的流入量，可在葉輪（lún）罩與（yǔ）軸承端（duān）蓋之間加分瓣擋油板，擋油板與轉（zhuǎn）軸之（zhī）間的間隙為2mm左（zuǒ）右。所（suǒ）謂泄，可增加泄油孔的直徑和數量，如將一個直徑為Ø8的孔改為3個Ø10的（de）孔，同時也可（kě）增加泄油槽的軸向尺寸。
圖1 將泄油孔改為3個
圖2 在軸承上蓋上加擋油板
　　哥（gē）瑪（mǎ）電站經過（guò）以上兩種處理措施，漏油處理效果良好（hǎo）。
　　2.降低油位。在保證機組安全運行的情況下，降低油位可以（yǐ）減少軸承的漏油。在運行時可以根據軸（zhóu）瓦溫度及運行情況逐步調整軸承油位，把軸承油位降低，葉輪的（de）打油量減少，形（xíng）成的油霧也相應較少，從而也可（kě）減少軸承的漏油。
　　3.提高產品製造（zào）質量（liàng）和安裝質量，加強機（jī）組的監護。軸承的漏油（yóu）也隨著零部件的加工，安裝及調整誤差而增強或者減弱。如提高轉（zhuǎn）軸（zhóu）軸徑的光潔度，可以降低摩擦係數，降低軸承的油溫，減少一定的油霧產生；提高葉輪與轉軸的同心度和垂直度，可以減少（shǎo）油的飛濺量，減少軸承漏油；提高定轉子鐵心的圓度和同心度，可以減小機組的震動，並減少軸承的甩（shuǎi）油量，從而減少軸承的漏油。提高水輪（lún）機與發電機的（de）同（tóng）軸度，可以平均軸承負荷，降（jiàng）低油溫，從而降（jiàng）低軸承的漏油量；提（tí）高軸承端蓋與轉軸（zhóu）的加工和安裝質量，不要出現（xiàn）過大間隙，以減少軸承的漏油。同時加強對機組的運行監護，使發（fā）電機在允許的振動，擺度範圍內，允許的瓦溫下進行工作。定期（qī）檢查潤（rùn）滑油質量和油麵高度，對老化的油及（jí）時處理或更換，在低於油標下（xià）限（xiàn）時及時補充新（xīn）油，經常清洗油冷（lěng）卻器，處理鏽（xiù）蝕（shí），注意冷卻水溫度，再油路係統上增加慮油裝置，並增加磁鐵裝置，將（jiāng）機組運行中產生的鐵屑（xiè）吸附在磁（cí）鐵（tiě）上，定時檢（jiǎn）查並清理鐵屑，以便減少鐵屑對軸瓦和軸徑的損傷，也都直接或者間接（jiē）的增強（qiáng）機組（zǔ）的防漏油（yóu）能力。
　　4.發電（diàn）機的運行監護。對發電機的運行監護的不（bú）全，不嚴，也會（huì）導致（zhì）機組甩油的發生。例如機組由於在轉（zhuǎn）動（dòng）部分受到（dào）不平衡（héng）外力的（de）長期作用或者軸承本身結構的缺陷，經過二、三年時間（jiān）的運行，軸線變壞，引（yǐn）起機組振動，擺度增大，激發甩油。油冷卻器長期在水中工作，加（jiā）上有的電站的水（shuǐ）質不好（hǎo），冷卻器的銅（tóng）管被腐蝕，開始漏水，漏水將（jiāng）造成油麵（miàn）的升高，同時影響轉軸（zhóu）與軸瓦的潤滑效果，也可能導致軸承甩油。機（jī）組在運行時，油槽內的（de）油在溫度升（shēng）高，混入空氣，產（chǎn）生油沫，進行紊流運動的環境下，加上金屬、塵埃、水等媒（méi）介物的作用（yòng）下，不斷乳化，加快油的老化。油的乳（rǔ）化，減小了它（tā）的密度（dù），使其（qí）動力粘度顯著下降，油膜變小，油膜（mó）溫度升高（gāo），瓦溫也隨之升高，油溫也（yě）被升高，如此惡性循環，就會助長甩（shuǎi）油。
　　5.進風由端部進風改為從底部進風，或者增加軸承與發電機定子之（zhī）間（jiān）的距離，以（yǐ）便減少因通風（fēng）係統造成的（de）負壓對軸承漏油的影響。若發電機采用管道式通風冷卻方式，建議將端部進風改為從底部進風，用端罩將發電機定子兩端密封起來，使軸承端部和定子端部無（wú）風壓差。這樣不僅可以降低因（yīn）風扇和空氣摩擦發出的噪音，也可減少軸承的漏油量，保證冷卻空氣的清潔性。
　　6.保持發電機的正常運（yùn）行。運行條件對軸承有重要意義，特別是在惡劣工（gōng）況下，它直接影響到機組的甩油。發電機的啟動（dòng）和停機是軸承（chéng）的惡劣工（gōng）況，在機組啟（qǐ）動時應（yīng）用Z優的試（shì）驗方法選擇轉速的增長率，選用機組的Z優或者合理（lǐ）的啟動方式，在停機時，機（jī）組應當製動（dòng），以免油膜過早的破壞而（ér）發生磨瓦的現象。因此應盡量減少機組的起動和停（tíng）機。
　　7.將軸承端蓋（gài）處的泄油槽寬（kuān）度增（zēng）加，使產生在泄油槽內的油泡有足夠的空間（jiān）爆破，同時建議可以在此再設計一個甩油環（huán），本人認（rèn）為這樣做效果會更好些。如下圖所示：
　　總之，發電機的漏油因素並不是孤（gū）立存（cún）在的，而是錯綜複雜交織在一起（qǐ），每台發電（diàn）機是依照它自己特有的（de）條件，對某幾（jǐ）個因素發生疊加與組合，而對另外幾個原因發生抵消或者衰（shuāi）減。每台發電機可找到一個主（zhǔ）導因素，但對次要因素也應引起（qǐ）足夠重視，否（fǒu）則有時也會轉化為主導因素。對於（yú）一台發電機，常常（cháng）采用多種措施來防止漏油，隨著（zhe）設計水平（píng），工藝能力的不斷提高和新技術、新材料的應（yīng）用推廣，將會（huì）出現（xiàn）各種嶄（zhǎn）新的（de）防止軸承漏油的結構和措施。
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