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巖灘發(fā)電公司機(jī)組軸承密封蓋更新改造

2013-02-16

黃柳情
（大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司，廣西  大化 530811）
　　摘　要：巖灘發(fā)電公司4號(hào)機(jī)組各軸承采用了先進(jìn)的TNS型接觸式密封蓋，該密封蓋的密封齒與轉(zhuǎn)軸表面接觸，實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)行，徹底解決了軸承由于密封不嚴(yán)而產(chǎn)生的油霧泄漏問(wèn)題，對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全生產(chǎn)、設(shè)備可靠性以、現(xiàn)場(chǎng)文明衛(wèi)生以及創(chuàng)一流達(dá)標(biāo)起到積極的作用。
　　關(guān)鍵詞：軸承密封蓋；油霧泄漏；技術(shù)改造；巖灘發(fā)電公司
　　1　前言
　　大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司是中國(guó)大唐集團(tuán)公司廣西分公司的下屬企業(yè)，是廣西電網(wǎng)的主力電廠和主要調(diào)頻廠。位于珠江流域紅水河中段的大化瑤族自治縣巖灘鎮(zhèn)，是紅水河十個(gè)梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第五級(jí)，裝機(jī)容量為4臺(tái)302.5MW，其水輪機(jī)型號(hào)為HLA286a—LJ—800型（1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)機(jī)），HLA773a-LJ-800（3號(hào)機(jī)），Z高水頭：68.5m，設(shè)計(jì)水頭：59.4m，Z低水頭：37m，設(shè)計(jì)流量：580m3/s，額定出力：307.1MW（1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)機(jī)），329.94MW(3號(hào)機(jī))，額定轉(zhuǎn)速：75r/min；發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF302.5-80/17000型，額定容量：345700KVA。均系哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)。首臺(tái)機(jī)組于1992年9月投產(chǎn)發(fā)電，其后的2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)組分別于1993年8月、1994年6月、1995年6月相繼投運(yùn)。因限于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平，四臺(tái)機(jī)組軸承密封方式均為間隙密封，設(shè)計(jì)單邊間隙在1.5mm～2.0mm，由于間隙較大，機(jī)組運(yùn)行時(shí)常發(fā)現(xiàn)有油霧從間隙逸出，造成上、下機(jī)架蓋板、風(fēng)洞、機(jī)坑內(nèi)砼地面及頂蓋上有許多油跡，給設(shè)備造成嚴(yán)重的油污染，對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全生產(chǎn)、設(shè)備可靠性、現(xiàn)場(chǎng)文明衛(wèi)生以及創(chuàng)一流達(dá)標(biāo)帶來(lái)很大困難。為此，自2004年初我們結(jié)合機(jī)組檢修分別對(duì)2號(hào)、4號(hào)機(jī)上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)軸承密封蓋進(jìn)行了更新改造，采用了哈爾濱通能電氣股份有限公司開(kāi)發(fā)的TNS型接觸式密封蓋，機(jī)組運(yùn)行至今未發(fā)現(xiàn)有油霧泄漏現(xiàn)象，根本上解決了油污染問(wèn)題，為提高機(jī)組安全運(yùn)行以及設(shè)備可靠性打下了基礎(chǔ)。
　　2　水輪發(fā)電機(jī)組各軸承的特點(diǎn)
　　2.1 上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承均采用內(nèi)部油自循環(huán)分塊瓦結(jié)構(gòu)，各有12塊鎢金瓦、12個(gè)抽屜式油冷卻器，軸承體為鑄鋼，是承受徑向動(dòng)荷的主要零件；軸承密封蓋材料為鑄硅鋁ZL102。
　　2.2 推力軸承亦采用內(nèi)部油自循環(huán)，推力瓦為塑料瓦、大托盤(pán)、彈性油箱可調(diào)式支撐結(jié)構(gòu)，總推力負(fù)荷為27500kN。為了加強(qiáng)油的循環(huán)在軸承內(nèi)圓設(shè)置葉輪泵。共有16塊推力瓦，16個(gè)抽屜式油冷卻器；軸承密封蓋材料為鑄硅鋁ZL102。
　　2.3 水導(dǎo)軸承為支撐式分塊瓦結(jié)構(gòu)，共12塊鎢金瓦，軸承冷卻器為固定式兩半結(jié)構(gòu)。軸承體為鑄鋼，是承受徑向動(dòng)荷的主要零件；軸承密封蓋材料為鑄鐵。
　　2.4 各軸承密封蓋均為圓錐式四半結(jié)構(gòu)，合縫面用橡皮墊密封。通過(guò)連接螺栓將密封蓋固定在軸承座（密封支持座）上，密封蓋與旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)單邊間隙為1.5～2.0mm，此外，在密封蓋上段靠近軸領(lǐng)部位設(shè)有羊毛氈以避免軸承蓋碰傷軸領(lǐng)工作面。
　　3　對(duì)軸承密封蓋改造的必要性
　　4臺(tái)機(jī)組因油霧擴(kuò)散造成發(fā)電機(jī)上下機(jī)架、風(fēng)洞、水車(chē)室等地面存在大量油跡，設(shè)備也因油污染產(chǎn)生銹蝕、卡阻或操作不靈活等缺陷，主要表現(xiàn)在：
　　3.1 4臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)子制動(dòng)器受油霧污染后其活塞及活塞缸體容易產(chǎn)生銹斑，活塞上下動(dòng)作不靈活，經(jīng)常有卡阻現(xiàn)象，每次開(kāi)停機(jī)運(yùn)行人員都要特別小心，都要一一檢查制動(dòng)器是否完全下落或完全頂起，稍有不慎就會(huì)造成帶制動(dòng)器開(kāi)機(jī)事故。雖然每次大修都要對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行全面分解檢查，每次都發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器活塞、活塞缸等有不同程度的銹斑，進(jìn)行處理后回裝，不到幾個(gè)月又發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器有卡阻現(xiàn)象。同時(shí)由于制動(dòng)器活塞上下動(dòng)作不靈活又導(dǎo)致了制動(dòng)塊受到不均勻載荷的作用力，使制動(dòng)塊受力不均勻，摩擦面傾斜或邊角崩裂現(xiàn)象。4臺(tái)機(jī)組分別投產(chǎn)不到5年其轉(zhuǎn)子制動(dòng)塊就有許多出現(xiàn)邊角崩裂現(xiàn)象，于1996年機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)行次更換，至2001年機(jī)組檢修時(shí)又進(jìn)行第二次更換。而1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)機(jī)組制動(dòng)器也因活塞及活塞缸銹蝕嚴(yán)重（Z深的有0.55mm左右）、制動(dòng)塊邊角崩裂等缺陷被迫于2006年、2007年、2008年進(jìn)行了更換。3號(hào)機(jī)組制動(dòng)器也計(jì)劃于2009年冬結(jié)合機(jī)組檢修進(jìn)行更換。另外，由于制動(dòng)器活塞及活塞缸銹蝕還引起制動(dòng)器在動(dòng)作時(shí)振動(dòng)加劇，行程擋板經(jīng)常脫落，導(dǎo)致信號(hào)頻發(fā)。
　　3.2 4臺(tái)機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)、空氣冷卻器技術(shù)供水管受油霧污染后銹蝕穿孔漏水，幾乎隨處可見(jiàn)滴漏現(xiàn)象，補(bǔ)焊時(shí)出現(xiàn)焊縫擴(kuò)散現(xiàn)象，加大了處理的難度。特別是在豐水期，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)法停機(jī)處理，只能用膠皮臨時(shí)擋住水后，將水引至水溝。冷卻水管漏水不僅浪費(fèi)水源、污染環(huán)境，還會(huì)因冷卻水量不足而導(dǎo)致各軸承瓦溫升高，使機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行；如發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承冷卻水管在機(jī)組運(yùn)行時(shí)漏水，使轉(zhuǎn)子受潮，容易造成轉(zhuǎn)子繞組接地故障；發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度和水溫過(guò)高時(shí)，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組匝間短路及定子繞組短路等，這將使發(fā)電機(jī)組的善后修復(fù)難度加大。所以，為杜絕以上事故發(fā)生，我們分別于2004年起結(jié)合機(jī)組檢修將原1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)組的上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)、空氣冷卻器的技術(shù)供水管（低壓焊接鋼管）更換為不銹鋼管。
　　3.3 在水車(chē)室內(nèi)可發(fā)現(xiàn)下支架軸承座底部有油往下滴，落在發(fā)電機(jī)大軸與水輪機(jī)大軸連接螺栓上，使連接螺栓生銹，大修時(shí)難以拔出，我公司曾在2003年1號(hào)機(jī)組大修中有一顆大軸連接螺栓生銹嚴(yán)重而被迫更換。而下機(jī)架蓋板原使用的隔音及防振羊毛氈也因吸滿(mǎn)了污油，經(jīng)常有污油往水車(chē)室內(nèi)滴漏，造成頂蓋、接力器油分配器等表面有許多油跡，每次機(jī)組大小修都花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行清掃。
　　3.4 油霧的大量泄漏造成油槽內(nèi)油量不足，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后必須往油槽內(nèi)補(bǔ)充油量。
　　3.5 由于我公司機(jī)組及廠房振動(dòng)較大，密封蓋在運(yùn)行一段時(shí)間后與轉(zhuǎn)軸之間的間隙變?yōu)椴痪鶆?，造成密封蓋局部偏磨，甚至發(fā)生塑性變形，油槽內(nèi)油容易從變形處溢出，不僅增加了漏油量，而且羊毛氈被磨損后掉入油槽內(nèi)，使透平油受到污染，影響軸承的潤(rùn)滑效果。
　　3.6 油霧的擴(kuò)散將嚴(yán)重污染定子線(xiàn)棒，損壞線(xiàn)棒絕緣，降低線(xiàn)棒的絕緣強(qiáng)度及使用壽命。
　　種種現(xiàn)象表明軸承內(nèi)油霧擴(kuò)散對(duì)機(jī)組設(shè)備的損害程度是不可低估的，所以我們不能把軸承密封蓋間隙加大問(wèn)題視為小事，必須結(jié)合實(shí)際情況，采取有力措施解決密封蓋間隙加大而產(chǎn)生的油霧泄漏問(wèn)題。
　　4　TNS型接觸式密封蓋的特點(diǎn)及使用后的效果
　　TNS型接觸式密封蓋是針對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、推力軸承及水導(dǎo)軸承等密封蓋，由于密封齒與轉(zhuǎn)軸存在間隙、密封齒在運(yùn)行中被磨損后間隙過(guò)大又無(wú)法補(bǔ)償，而導(dǎo)致密封不嚴(yán)，造成軸承室潤(rùn)滑油及油霧大量泄漏而研制的產(chǎn)品。此類(lèi)密封蓋具有如下特點(diǎn)：
　　a) TNS型接觸式密封蓋其密封齒與轉(zhuǎn)軸表面接觸，實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)行；
　　b) TNS型接觸式密封蓋其密封齒沿圓周為多等分結(jié)構(gòu)，每瓣均能與軸形成徑向跟蹤，徑向前進(jìn)量1mm，后退量2.5mm，因此在轉(zhuǎn)軸偏心運(yùn)行時(shí)，可以自動(dòng)跟蹤，實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)行；
　　c) 與轉(zhuǎn)軸接觸材料采用特種復(fù)合材料，具有自潤(rùn)滑特性；
　　d) TNS型接觸式密封蓋在運(yùn)行中不操作轉(zhuǎn)軸，不引起轉(zhuǎn)軸震動(dòng)及軸溫升高；
　　e) 每個(gè)上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力及水導(dǎo)軸承密封蓋上各安裝4個(gè)油霧分離器，該分離器要具有減壓及將油氣分離的功能；
　　f) 由于TNS型接觸式密封蓋與轉(zhuǎn)軸接觸運(yùn)行，因此在安裝時(shí)無(wú)需調(diào)整間隙，所以安裝十分方便。
　　我公司在2004年3月份結(jié)合機(jī)組檢修首先對(duì)2號(hào)機(jī)水導(dǎo)軸承密封蓋進(jìn)行了更新改造，采用了哈爾濱通能電氣股份有限公司開(kāi)發(fā)的TNS型接觸式密封蓋，經(jīng)過(guò)近一年時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)水車(chē)室周?chē)h(huán)境油污染現(xiàn)象明顯減少，于是在2004年底及2005年上半年結(jié)合機(jī)組檢修分別將2號(hào)機(jī)上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力軸承密封蓋及4號(hào)機(jī)上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)軸承密封蓋更換為T(mén)NS型接觸式密封蓋，機(jī)組運(yùn)行至今未發(fā)現(xiàn)各軸承有油霧泄漏現(xiàn)象，上下機(jī)架蓋板、風(fēng)洞、水車(chē)室及機(jī)坑內(nèi)砼地面等均無(wú)油跡現(xiàn)象，油霧泄漏問(wèn)題得到了徹底解決。
　　5　經(jīng)濟(jì)效益分析
　　將軸承密封蓋更換為T(mén)NS型接觸式密封蓋后，將延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，保證機(jī)組的安全，縮短檢修工期，降低檢修費(fèi)用，從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。如每年每臺(tái)機(jī)組小修期用于處理發(fā)電機(jī)上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)軸承部分油污的至少需要15人、8小時(shí)才能處理干凈，按機(jī)組額定功率30.25MW、電價(jià)0.13元/KW·h計(jì)算折合人民幣31.46萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。而發(fā)電機(jī)制動(dòng)器、定子線(xiàn)棒等設(shè)備由于受油污染后可能造成的經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)法估量的。
　　6　結(jié)語(yǔ)
　　實(shí)際運(yùn)行表明，TNS型接觸式密封蓋在巖灘發(fā)電公司的應(yīng)用是成功的，可從根本上解決油槽蓋與發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)大軸因存在間隙而導(dǎo)致的油霧泄漏問(wèn)題；減少耗油和污染發(fā)生；凈化發(fā)電機(jī)風(fēng)洞及水車(chē)室內(nèi)部環(huán)境，縮短檢修工期，降低檢修費(fèi)用，同時(shí)可將機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提高到一個(gè)新的臺(tái)階。