推力轴承甩油的原因及处理方法

2014-03-27

姚玉才
(桂林市天力水利电力建筑安装工程公司,广西桂林 541001)
  摘 要:分析了水轮发电机组推力轴承在运行中常见的内甩油、外甩油问题及其成因。以德保县多罗五级水电站实践为例,介绍推力轴承甩油的处理方法。
  关键词:水轮发电机组;轴承甩油;处理方法
  1 概述
  发电机推力轴承及导轴承在机组运行中甩油现象普遍存在。轴承甩油对机组的运行危害比较大,对悬吊型的机组尤为严重。2007年在德保县多罗五级站安装试运行时,2台机组推力轴承都出现严重甩油情况,每个运行班(8小时)每台机甩出的油量达到25kg。严重影响了机组的运行。该站装有2×6000kW的悬吊式水轮发电机组,水轮机型号HLJF2504-IJ-110,发电机型号SF6000-10/2600,转速为600r/min(推力油槽结构如图1所示)。

图1 推力油槽结构示意图
  轴承甩油通常有两种情况:一是油质通过旋转件内壁与挡油圈之间,甩向发电机内部,称之为内甩油;另一种是油质通过旋转件与盖板缝、通气冒甩向盖板外部,称之为外甩油。
  (1)内甩油的原因。机组在运行时由于转子的旋转,在上风扇的作用下起到鼓风的作用,往往使推力油槽挡油管内下侧形成低压区,在该部位与推力油槽上部之间的压差作用下,档油管与推头内壁之间的油雾将沿着主轴与挡油圈的环腔向下溢出,甩到轮辐及定子上。另一种内甩油的情况是由于制造和安装原因,造成挡油管外圆与推力头内圆之间的径向距离不均,偏靠一边的现象。当推力头带动润滑油旋转时,就类似偏心泵的作用,使得润滑油环产生周期性的压力脉动,并向上窜油,使油及油雾沿着推力头的内壁甩出,溅到电机内部,影响机组运行。
  (2)机组外甩油的原因。机组在运行时,被循环推力油槽里的油温升高,油的温度往往达到45°左右,使油槽内的空气膨胀,加上旋转件的搅动以及润滑油在离心力的作用下做抛物线运动,遇到阻碍而发生撞击等,使油槽上部产生油雾,油雾不断积累,油面的压力逐渐增大,当油槽油面的内压力大于外部气压时,油雾便从油槽盖板密封处,或是从通气窗溢出。在德保多罗五级站的两台机组的甩油,都是从推力油槽的通气窗甩出。
  从图1中看出,在推力头及旋转件在高速转动时,将润滑油甩向油槽边缘,润滑油就会飞溅搅动。挡油板只设在镜板间,在推力油槽上部却没有设计挡油板,润滑油在推力头的转动带动做抛物线运动,从通气帽甩出。转动部分与固定部分密封较好,油雾也从通气帽溢出,因此造成大量润滑油从通气装置溢出。
  3 处理方法
  目前在处理推力轴承甩油问题上,没有既定的方法。由于各机组的结构不尽相同,必须根据机组甩油部位的具体结构,结合甩油的情况,分析原因,然后有针对性地采取措施。
  机组油密封一般都是采取强行阻止润滑油及油雾外溢的办法。内甩油的处理一般用强阻止的方法和疏通的方法。就是在推力头内与挡油管之间加装一些阻挡装置。这些方法及装置基本上由设备制造厂考虑设计。但在采取这些措施后还存在内甩油的问题。因为在油槽底部加装密封盖阻断转子风扇旋转风压后,在油槽底部产生的负压(如图2所示)。如果不影响到油槽挡油管与主轴之间的压域,润滑油则不向外溢。但在多罗五级站机组中,推力油槽的底部距转子磁轭尺寸较小。只是采用挡风圈来隔离负压区。挡风圈用4mm钢板卷制而成,制分辨组合式有利于安装和检修。挡风圈和安装距离转子磁轭及转动部分保持20mm距离,以避免顶起转子后发生碰撞。

图2 油槽底部加密封示意图
  多罗五级站两机组都是外甩油,且都是从通气装置甩油。经过多次通气装置的改装试验,由原来通气装置(图3),改为现在(图4)。从图3装置看出通气装置只有100mm高,当油雾和飞溅的润滑油到通气装置的上盖时,润滑油洒落出来。当改为图4的通气装置,将通气装置的通气管加长到200mm,在通气管中加装两道半圆挡板,可阻挡油槽里 飞溅出来的润滑油,即使还有飞溅出来的润滑油,通风装置的上盖板洒落出来后,又通过通气管下面的孔口,流回到油槽里面。油雾飘出的原理也跟飞溅出的油原理一样,当油雾飘出后,经过底部的孔口再流回到油槽里面。

图3 改造前的通气装置

图4 改造后的通气装置
  在德保县多罗五级站2台机组装置经多次改装试验完全解决了外甩油的问题。外型整体比较美观,既没有损坏设备,又解决了甩油的问题。

来源:《广西水利水电》2008(5)