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一種解決水輪發(fā)電機(jī)座式軸承漏油的措施

2013-01-24

作者：趙吉?jiǎng)?br /> （昆明電機(jī)廠有限公司）
　　臥式水輪發(fā)電機(jī)組軸承漏油比較普遍，有的在軸承端蓋處，有的在軸承上蓋與軸承座的合縫面處。為此有多種方法解決，本文介紹其中一種，供大家討論。其它電站若遇到相同問題，可以作為參考。
　　下面分別對(duì)其進(jìn)行分析：(本文所舉例為SFW1500-6/1180發(fā)電機(jī)為例)
　　發(fā)電機(jī)基本參數(shù)。本發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFW1500-6/1180，額定功率1500kw，額定容量1765kvA，額定轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，沖擊式，前后軸承均為Ø200座式軸承。管道式通風(fēng)冷卻方式，冷風(fēng)從發(fā)電機(jī)定子兩端進(jìn)入，熱風(fēng)從發(fā)電機(jī)底部的通風(fēng)管排出。軸承密封原理如圖1所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)葉輪隨轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，密封螺旋槽相當(dāng)于一個(gè)螺旋油泵，將沿轉(zhuǎn)軸表面運(yùn)動(dòng)的油抽向軸承中心方向，減少向外的流量，即便如此，還是會(huì)有部分油沿軸表面向外溢出，這就需要軸承端蓋來密封，軸承端蓋上開有泄油槽，泄油槽下部開有一個(gè)泄油孔，能將從軸表面溢出的油回收到軸承油槽內(nèi)。
　　照理說，軸承設(shè)計(jì)已經(jīng)充分考慮了軸承的漏油問題，此軸承以往也已經(jīng)使用過，軸承漏油很少，證明軸承防漏設(shè)計(jì)是由一定的效果的。但當(dāng)此電站發(fā)電機(jī)于07年在廠內(nèi)做出廠型式試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油嚴(yán)重。這是為什么呢？本人認(rèn)為有以下幾種原因：
　　1.本機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)1000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速表較高，鐵心長(zhǎng)，軸承負(fù)荷比較重。油在低溫及低速情況下的流動(dòng)是穩(wěn)流，在高溫及高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下是紊流。水輪發(fā)電機(jī)在低速或者常溫下開始運(yùn)行時(shí)，軸承里面的循環(huán)油流動(dòng)平穩(wěn)，溶解在油里面的空氣也不被釋放出來，油不產(chǎn)生汽化現(xiàn)象，此時(shí)軸承一般不漏油。但當(dāng)電機(jī)速度上升或者潤(rùn)滑油溫度升高時(shí)，油泵打油速度也隨之加快，打油量也增加，油的黏度降低，流動(dòng)性增加，溶解在油里面的空氣隨著油溫的增加不斷的被釋放出來，同時(shí)因油溫升高，油被汽化，產(chǎn)生油霧，隨著油溫的升高，轉(zhuǎn)速的提高，油的汽化現(xiàn)象越來越多，油霧越來越多，軸承空腔里面的壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致油不斷沿著轉(zhuǎn)軸溢出。這說明轉(zhuǎn)速也高，油的紊亂程度越高。這也是為什么同樣的軸承用在不同機(jī)組漏油情況大不相同的重要原因。另外因軸承端蓋上的泄油孔只有一個(gè)Ø8，當(dāng)流入泄油槽的油大于從瀉油孔流出時(shí)，泄油槽里的油面將高于轉(zhuǎn)軸端蓋處的軸徑下端，油將沿軸與端蓋間的間隙流出，加大了漏油量。
　　2.從生產(chǎn)加工方面來說，軸承端蓋與軸的之間不可能沒有間隙，并且如果間隙過小，將增大轉(zhuǎn)軸與端蓋的摩擦系數(shù)，從而增加轉(zhuǎn)軸與軸承端蓋的磨損。加上加工制造間隙可能稍大，這也是軸承漏油的一個(gè)原因。
　　3.在安裝時(shí)，為了調(diào)整軸瓦間隙，需在軸承上蓋與軸承座之間加調(diào)整墊，這也可能增加轉(zhuǎn)軸與軸承端蓋之間的間隙系。間隙的增大，必然導(dǎo)致漏油的增大。
　　4.還有一方面就是發(fā)電機(jī)通風(fēng)方式對(duì)軸承漏油也有一定的影響，本機(jī)組發(fā)電機(jī)采用的是從端部進(jìn)風(fēng)，底部管道出風(fēng)，因?yàn)閺亩瞬窟M(jìn)風(fēng)，則必然在端部形成負(fù)壓，這也將增加軸承的漏油量，可能將從軸承漏出的油吸入發(fā)電機(jī)，從而污染發(fā)電機(jī)，破壞發(fā)電機(jī)的絕緣，影響發(fā)電機(jī)的安全使用，降低發(fā)電機(jī)的使用壽命。
　　通過以上的原因分析，我們可以采用以下幾種方式進(jìn)行解決。
　　1.結(jié)構(gòu)調(diào)整。前面已經(jīng)論述過，軸承漏油的一個(gè)主要原因是流入泄油槽的油量大于流出的，使油累積在泄油槽的油面高于轉(zhuǎn)軸與軸承端蓋的下端軸徑，從而使油向外逸出。為此，可采用堵和泄的方法。所謂堵，就是采取措施減少泄油槽油的流入量，可在葉輪罩與軸承端蓋之間加分瓣擋油板，擋油板與轉(zhuǎn)軸之間的間隙為2mm左右。所謂泄，可增加泄油孔的直徑和數(shù)量，如將一個(gè)直徑為Ø8的孔改為3個(gè)Ø10的孔，同時(shí)也可增加泄油槽的軸向尺寸。
圖1 將泄油孔改為3個(gè)
圖2 在軸承上蓋上加擋油板
　　哥瑪電站經(jīng)過以上兩種處理措施，漏油處理效果良好。
　　2.降低油位。在保證機(jī)組安全運(yùn)行的情況下，降低油位可以減少軸承的漏油。在運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)軸瓦溫度及運(yùn)行情況逐步調(diào)整軸承油位，把軸承油位降低，葉輪的打油量減少，形成的油霧也相應(yīng)較少，從而也可減少軸承的漏油。
　　3.提高產(chǎn)品制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量，加強(qiáng)機(jī)組的監(jiān)護(hù)。軸承的漏油也隨著零部件的加工，安裝及調(diào)整誤差而增強(qiáng)或者減弱。如提高轉(zhuǎn)軸軸徑的光潔度，可以降低摩擦系數(shù)，降低軸承的油溫，減少一定的油霧產(chǎn)生；提高葉輪與轉(zhuǎn)軸的同心度和垂直度，可以減少油的飛濺量，減少軸承漏油；提高定轉(zhuǎn)子鐵心的圓度和同心度，可以減小機(jī)組的震動(dòng)，并減少軸承的甩油量，從而減少軸承的漏油。提高水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的同軸度，可以平均軸承負(fù)荷，降低油溫，從而降低軸承的漏油量；提高軸承端蓋與轉(zhuǎn)軸的加工和安裝質(zhì)量，不要出現(xiàn)過大間隙，以減少軸承的漏油。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)護(hù)，使發(fā)電機(jī)在允許的振動(dòng)，擺度范圍內(nèi)，允許的瓦溫下進(jìn)行工作。定期檢查潤(rùn)滑油質(zhì)量和油面高度，對(duì)老化的油及時(shí)處理或更換，在低于油標(biāo)下限時(shí)及時(shí)補(bǔ)充新油，經(jīng)常清洗油冷卻器，處理銹蝕，注意冷卻水溫度，再油路系統(tǒng)上增加慮油裝置，并增加磁鐵裝置，將機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的鐵屑吸附在磁鐵上，定時(shí)檢查并清理鐵屑，以便減少鐵屑對(duì)軸瓦和軸徑的損傷，也都直接或者間接的增強(qiáng)機(jī)組的防漏油能力。
　　4.發(fā)電機(jī)的運(yùn)行監(jiān)護(hù)。對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行監(jiān)護(hù)的不全，不嚴(yán)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組甩油的發(fā)生。例如機(jī)組由于在轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到不平衡外力的長(zhǎng)期作用或者軸承本身結(jié)構(gòu)的缺陷，經(jīng)過二、三年時(shí)間的運(yùn)行，軸線變壞，引起機(jī)組振動(dòng)，擺度增大，激發(fā)甩油。油冷卻器長(zhǎng)期在水中工作，加上有的電站的水質(zhì)不好，冷卻器的銅管被腐蝕，開始漏水，漏水將造成油面的升高，同時(shí)影響轉(zhuǎn)軸與軸瓦的潤(rùn)滑效果，也可能導(dǎo)致軸承甩油。機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，油槽內(nèi)的油在溫度升高，混入空氣，產(chǎn)生油沫，進(jìn)行紊流運(yùn)動(dòng)的環(huán)境下，加上金屬、塵埃、水等媒介物的作用下，不斷乳化，加快油的老化。油的乳化，減小了它的密度，使其動(dòng)力粘度顯著下降，油膜變小，油膜溫度升高，瓦溫也隨之升高，油溫也被升高，如此惡性循環(huán)，就會(huì)助長(zhǎng)甩油。
　　5.進(jìn)風(fēng)由端部進(jìn)風(fēng)改為從底部進(jìn)風(fēng)，或者增加軸承與發(fā)電機(jī)定子之間的距離，以便減少因通風(fēng)系統(tǒng)造成的負(fù)壓對(duì)軸承漏油的影響。若發(fā)電機(jī)采用管道式通風(fēng)冷卻方式，建議將端部進(jìn)風(fēng)改為從底部進(jìn)風(fēng)，用端罩將發(fā)電機(jī)定子兩端密封起來，使軸承端部和定子端部無風(fēng)壓差。這樣不僅可以降低因風(fēng)扇和空氣摩擦發(fā)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(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。運(yùn)行條件對(duì)軸承有重要意義，特別是在惡劣工況下，它直接影響到機(jī)組的甩油。發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)是軸承的惡劣工況，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)應(yīng)用Z優(yōu)的試驗(yàn)方法選擇轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)率，選用機(jī)組的Z優(yōu)或者合理的啟動(dòng)方式，在停機(jī)時(shí)，機(jī)組應(yīng)當(dāng)制動(dòng)，以免油膜過早的破壞而發(fā)生磨瓦的現(xiàn)象。因此應(yīng)盡量減少機(jī)組的起動(dòng)和停機(jī)。
　　7.將軸承端蓋處的泄油槽寬度增加，使產(chǎn)生在泄油槽內(nèi)的油泡有足夠的空間爆破，同時(shí)建議可以在此再設(shè)計(jì)一個(gè)甩油環(huán)，本人認(rèn)為這樣做效果會(huì)更好些。如下圖所示：
　　總之，發(fā)電機(jī)的漏油因素并不是孤立存在的，而是錯(cuò)綜復(fù)雜交織在一起，每臺(tái)發(fā)電機(jī)是依照它自己特有的條件，對(duì)某幾個(gè)因素發(fā)生疊加與組合，而對(duì)另外幾個(gè)原因發(fā)生抵消或者衰減。每臺(tái)發(fā)電機(jī)可找到一個(gè)主導(dǎo)因素，但對(duì)次要因素也應(yīng)引起足夠重視，否則有時(shí)也會(huì)轉(zhuǎn)化為主導(dǎo)因素。對(duì)于一臺(tái)發(fā)電機(jī)，常常采用多種措施來防止漏油，隨著設(shè)計(jì)水平，工藝能力的不斷提高和新技術(shù)、新材料的應(yīng)用推廣，將會(huì)出現(xiàn)各種嶄新的防止軸承漏油的結(jié)構(gòu)和措施。