水輪發(fā)電機(jī)推力油槽甩油原因分析及處理方法

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摘 要：針對電站三臺機(jī)組推力油槽甩油缺陷，全面分析其產(chǎn)生原因，借鑒其他電站類似情況的解決辦法，提出了符合雙牌電站實(shí)際情況的處理方案。利用機(jī)組檢修時(shí)期，對3號機(jī)組進(jìn)行了全面處理，解決了3號發(fā)電機(jī)推力油槽的甩油缺陷。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)，推力油槽，甩油，擋油圈，耐壓式密封蓋。
一、概述
湖南省雙牌水電站位于湘江一級支流瀟水下游雙牌縣境內(nèi)。工程于1958年10月開工興建，壩后式電站廠房內(nèi)裝有三臺單機(jī)容量為45MW的立軸混流半傘式水輪發(fā)電機(jī)組。三臺機(jī)組分別于1966年3月（2號機(jī)組）、1969年5月（3號機(jī)組）、1979年5月（1號機(jī)組）相繼投產(chǎn)發(fā)電。
限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平和制造工藝，三臺機(jī)組自投產(chǎn)運(yùn)行以來，推力油槽存在較為嚴(yán)重的內(nèi)外甩油現(xiàn)象，推力油槽上蓋板和水導(dǎo)油槽蓋板大量積油，嚴(yán)重污染了機(jī)坑和發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈，加速了其絕緣的老化。
為了消除此缺陷，提高電站的安全文明生產(chǎn)水平。2009年12月在3號機(jī)組A級檢修時(shí)期，在對機(jī)組推力油槽內(nèi)外甩油現(xiàn)象進(jìn)行了認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，與哈爾濱通能電氣股份有限公司合作，更新改造了推力油槽上蓋板和擋油筒，在油槽底部加裝了接油盆。徹底解決了機(jī)組推力油槽的甩油缺陷。
二、改造前的甩油情況簡介
3號機(jī)組自投運(yùn)以來，推力油槽就存在內(nèi)外甩油現(xiàn)象。主要出現(xiàn)在三個(gè)部位：
1、水車室
水車室水導(dǎo)油槽蓋板上積油嚴(yán)重，積油厚度達(dá)5mm左右。下機(jī)架底部到處可見油珠。水車室機(jī)坑里襯鋼板被一層油塵混合物包敷。
2、推力層
推力層風(fēng)洞壁包敷一層油塵混合物，手指劃過即有一道劃痕，推力下機(jī)架機(jī)腿、推力頭等同樣如此。推力油槽上蓋板更為嚴(yán)重，手觸摸后，手掌即被粘有一層透平油。整個(gè)推力層有一股刺鼻的油氣味。
3、發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子線圈
定、轉(zhuǎn)子線圈上下端部外表包敷一層油塵混合物，手指抹過即有一道劃痕。線圈絕緣層顏色相對中間部位較深，且脆硬無韌性。
三、甩油的危害與影響
內(nèi)甩油的危害與影響：
機(jī)組運(yùn)行過程中，內(nèi)甩油至主軸上和油霧在下機(jī)架底部凝結(jié)，隨著時(shí)間的積累，主軸上和下機(jī)架底部的油珠滴濺到水導(dǎo)油槽蓋板上，形成大量的積油，污染水車室，嚴(yán)重影響了電站的文明生產(chǎn)水平。
外甩油的危害與影響：
機(jī)組運(yùn)行過程中，從推力油槽上蓋板縫隙中溢出的油霧，部分在油槽蓋板上冷凝形成積油。部分油霧受發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)流的帶動，吸附到定轉(zhuǎn)子線圈上，影響發(fā)電機(jī)散熱效果，腐蝕線圈絕緣，降低其絕緣強(qiáng)度，減短絕緣壽命。嚴(yán)重時(shí)還會降低發(fā)電機(jī)效率。
另外，內(nèi)外甩油還使油槽油量減少，造成不必要的浪費(fèi)。
四、甩油的原因分析
（一）內(nèi)甩油的原因分析
內(nèi)甩油的原因分析主要有二個(gè)方面：
1、          油槽結(jié)構(gòu)原因
原機(jī)組推力油槽內(nèi)擋油圈為開放式，擋油圈與推力頭內(nèi)壁距離約88mm，與主軸距離約為115mm，擋油圈上部距離推力頭的高度約為265mm，高出油槽靜止油面約為185mm。推力油槽結(jié)構(gòu)尺寸如圖一所示。
開放式的擋油圈結(jié)構(gòu)，且各部位間隙值都較大，而高出靜止油面的高度較小，從而，機(jī)組在運(yùn)行過程中，由于旋轉(zhuǎn)部位鼓風(fēng)的作用，使得推力頭內(nèi)下側(cè)至油面之間及擋油圈與主軸之間的上部形成負(fù)壓，把油面吸高、涌溢和吸附油霧而甩濺到主軸壁上，形成內(nèi)甩油。
2、    制造及安裝原因
擋油圈與推力頭內(nèi)壁或主軸之間，由于制造及安裝的原因，產(chǎn)生偏心，油環(huán)不均勻的現(xiàn)象。機(jī)組運(yùn)行過程中，推力頭內(nèi)壁帶動其靜油旋轉(zhuǎn)，起著近似于偏心液壓泵的作用，使油環(huán)產(chǎn)生較大的壓力脈動，并向上竄油而甩濺到主軸上，形成內(nèi)甩油。
（二）外甩油的原因分析
透平油即可吸收一定量的水分，同時(shí)可溶解一定量的空氣，隨著機(jī)組的運(yùn)行，油溫漸漸升高，使冷態(tài)時(shí)溶入油中的水分及空氣汽化，并且汽化的同時(shí)會有一定量的油被帶出，形成油霧。機(jī)組運(yùn)行過程中，推力頭和鏡板外壁帶動粘滯的靜油運(yùn)行，使油面因離心力作用向油槽外壁涌高、飛濺或攪動，使油珠和油霧從油槽蓋板的縫隙處溢出，形成外甩油。
另外，機(jī)組運(yùn)行過程中，隨著軸承溫度的升高，使油槽內(nèi)的油和空氣體積膨脹，生產(chǎn)內(nèi)壓。由于內(nèi)壓的作用，油槽內(nèi)的油霧隨著氣從油槽蓋板縫隙處溢出，形成外甩油。如圖二：軸承外甩油。
五、甩油的處理
針對甩油缺陷，電站下定決心對其進(jìn)行全面的處理。為使缺陷處理得更徹底、效果更顯著，電站曾考察過其他同類型的機(jī)組的運(yùn)行及改造情況，咨詢過制造廠家。
3號機(jī)組安裝過程中，安裝單位考慮到擋油圈距離各相對部件的間隙過大，曾在原擋油圈的內(nèi)部加裝了副擋油圈。見圖三：
副擋油圈彌補(bǔ)了原擋油筒由于高度偏小而造成的機(jī)組運(yùn)行過程中大量溢油的缺陷，但并未徹底處理油槽的內(nèi)甩油現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行過程中油霧溢出后在主軸和下機(jī)架底部凝結(jié)，水車室水導(dǎo)油槽蓋板積油嚴(yán)重。原加裝的副擋油圈在結(jié)構(gòu)尺寸上亦存在缺陷，影響機(jī)組檢修過程中下機(jī)架的吊出。