刘小军 郭文俊
(黄河万家寨水利枢纽有限公司,山西偏关 036412)
摘 要:水力电站机组因甩油而产生的油雾对机组具有危害性,通过分析甩油现象产生的原因,设计了1套解决办法。经实际运行验证,密封效果好,值得推广。
关键词:水电站;轴承;接触式密封
万家寨水利电站机组的6台发电机自1998年11月投入运行以来,推力轴承一直存在甩油现象。虽经过几次检修处理,更换密封毛毡,但是效果并不理想。在2004年05月,4#机组大修期间,对推力轴承进行改造,通过一年多机组运行观察,这一缺陷得到彻底解决。
1 旧密封情况介绍
万家寨水电站发电机推力轴承采用气压迷宫式密封。即在推力油槽盖上加工出深槽,加装密封毛毡。与旋转大轴之间的预留间隙为0.2~0.5mm。在密封盖中间空腔内引入一定正压的压缩空气达到气密封的作用。这样,通过两重密封,防止推力油槽内油雾泄漏。但是,经过万家寨电厂多年来的运行实践,由于密封毛毡在被挤压后不能迅速恢复,间接增大间隙,故此密封方式效果不理想,不能有效的防止油雾逸出。
2 油槽油雾产生原因分析
a.水轮发电机组运行需要大量透平油来冷却与润滑,透平油在运行过程中可以吸收空气中的一定水分,同时可以溶解一定量的空气。随着机组运行油温升高,使冷态状态下融入透平油内的水分产生汽化,伴随一定量的油被带出,形成油雾。
b.水轮发电机组运行时高速旋转,将推力油槽内的润滑油甩起后,又被流动的气流冲散,形成更小的油滴伴随油流与机组固定件之间摩擦、碰撞,产生大量的泡沫,加大透平油与空气的接触面积,促使透平油汽化加剧,形成大量的油雾。
3 油雾对机组的危害
发电机推力轴承内大量的油雾在机组运行过程中随着大轴转动,从密封间隙被气流带出进入发电机组分风洞。逸出的油雾进入发电机内就会造成定子线棒、引线、阻尼环、转子磁极等污染。在下机架、转子支臂上形成黑色的油污。油污对线棒造成污染、腐蚀。降低线棒绝缘,加速设备老化。
转子制动环被油污污染后,降低摩擦系数,延长了停机时间,对推力瓦损坏严重。若油污由于剧烈摩擦产生热量,使其形成油烟,这种油烟与机组制动环制动时所产生的颗粒混合后进入发电机气隙中及线棒上,清扫起来十分困难,产生的后果更为严重。此现象对水轮发电机组长期稳定、可靠运行带来严重后果。同时也加大了检修、维护工作量。所以解决推力轴承甩油至关重要。
4 甩油原因分析及解决办法
推力油槽油雾产生是必然的,解决甩油现象必须从密封结构上下手。经过多年检修经验及检查结果发现。造成机组油雾逸出的主要原因是轴承密封盖的结构不合理,在运行中存在密封毛毡被挤压后无法恢复或得到补偿而产生一定间隙,导致密封不严,无法形成密封腔,使大量油雾逸出。所以在2004年05月万家寨4#机组大修期间,对发电机推力轴承密封进行改造。将其更换为1种可以自补偿接触式密封。
接触式密封是近几年新开发的1种新型密封(见图1)。上下两道接触齿密封内环由8瓣挡油板组合而成,在制造厂经过加工、预装,现场只需将四瓣支架按照预装记号组成一整体。中间空腔内空气依靠大轴的旋转使其产生一定正压,形成1个良好的气密封腔。与两道接触齿密封有机配合,形成1套完整的密封件。接触式密封盖的接触齿由8瓣挡油板(见图2)组合成1个密闭圆环,每相邻两瓣挡油板之间通过柔性密封连接来保证其完整性。每1段均能依靠背面的弹簧径向自由前进、后退,能紧随大轴的位移作径向跟踪,确保在大轴的摆动下一直保持与大轴的零隙接触运行。由于挡油板接触齿的材料选用1种耐磨、耐油、耐腐蚀的复合材料,在运行中磨损量非常小。所以即使接触齿与转轴之间长时间连续接触,也可以保证挡油板与转轴之间在任何工况下零间隙运行,能够起到良好的密封效果。

图1 接触式密封示意图

图2 接触式密封盖挡油板示意图
接触式密封结构还配有1个油雾过滤呼吸器(见图1),可以在运行时将油槽内产生的油雾通过过滤呼吸器过滤后形成油滴流入油槽,而过滤后产生的干净气体则经过过滤呼吸器排出。此装置在运行过程中还可以充当1个平压孔,保证油槽内外压差为零,防止油雾压力过大破坏密封,确保密封长期有效。
5 结语
接触式密封是近几年来1种新型密封,万家寨电站4#机组推力轴承密封自改造以来,经过一年多时间的运行,密封效果良好,发电机组风洞内环境得到保证,减轻了检修、维护工作量,确保机组安全运行,值得在行内推广。
参考文献:
[1]于海文,李克健.水电厂设备安装、运行、维护、检修与标准规范全书[M].北京:当代中国音像出版社,2001.
来源:《电力学报》2007年第22卷第3期