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一種解決水輪發(fā)電機座式軸承漏油的措施

2013-01-24

作者：趙吉剛
（昆明電機廠有限公司）
　　臥式水輪發(fā)電機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。
　　下面分別對其進行分析：(本文所舉例為SFW1500-6/1180發(fā)電機為例)
　　發(fā)電機基本參數(shù)。本發(fā)電機型號為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。管道式通風冷卻方式，冷風從發(fā)電機定子兩端進入，熱風從發(fā)電機底部的通風管排出。軸承密封原理如圖1所示，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，帶動葉輪隨轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，密封螺旋槽相當于一個螺旋油泵，將沿轉(zhuǎn)軸表面運動的油抽向軸承中心方向，減少向外的流量，即便如此，還是會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，軸承設計已經(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，證明軸承防漏設計是由一定的效果的。但當此電站發(fā)電機于07年在廠內(nèi)做出廠型式試驗時發(fā)現(xiàn)漏油嚴重。這是為什么呢？本人認為有以下幾種原因：
　　1.本機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速達1000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速表較高，鐵心長，軸承負荷比較重。油在低溫及低速情況下的流動是穩(wěn)流，在高溫及高速運動狀態(tài)下是紊流。水輪發(fā)電機在低速或者常溫下開始運行時，軸承里面的循環(huán)油流動平穩(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，此時軸承一般不漏油。但當電機速度上升或者潤滑油溫度升高時，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增大，導致油不斷沿著轉(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Ø8，當流入泄油槽的油大于從瀉油孔流出時，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原因。
　　3.在安裝時，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，必然導致漏油的增大。
　　4.還有一方面就是發(fā)電機通風方式對軸承漏油也有一定的影響，本機組發(fā)電機采用的是從端部進風，底部管道出風，因為從端部進風，則必然在端部形成負壓，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，從而污染發(fā)電機，破壞發(fā)電機的絕緣，影響發(fā)電機的安全使用，降低發(fā)電機的使用壽命。
　　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，如將一個直徑為Ø8的孔改為3個Ø10的孔，同時也可增加泄油槽的軸向尺寸。
圖1 將泄油孔改為3個
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。在保證機組安全運行的情況下，降低油位可以減少軸承的漏油。在運行時可以根據(jù)軸瓦溫度及運行情況逐步調(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，加強機組的監(jiān)護。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，可以減小機組的震動，并減少軸承的甩油量，從而減少軸承的漏油。提高水輪機與發(fā)電機的同軸度，可以平均軸承負荷，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。同時加強對機組的運行監(jiān)護，使發(fā)電機在允許的振動，擺度范圍內(nèi)，允許的瓦溫下進行工作。定期檢查潤滑油質(zhì)量和油面高度，對老化的油及時處理或更換，在低于油標下限時及時補充新油，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，將機組運行中產(chǎn)生的鐵屑吸附在磁鐵上，定時檢查并清理鐵屑，以便減少鐵屑對軸瓦和軸徑的損傷，也都直接或者間接的增強機組的防漏油能力。
　　4.發(fā)電機的運行監(jiān)護。對發(fā)電機的運行監(jiān)護的不全，不嚴，也會導致機組甩油的發(fā)生。例如機組由于在轉(zhuǎn)動部分受到不平衡外力的長期作用或者軸承本身結(jié)構(gòu)的缺陷，經(jīng)過二、三年時間的運行，軸線變壞，引起機組振動，擺度增大，激發(fā)甩油。油冷卻器長期在水中工作，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，同時影響轉(zhuǎn)軸與軸瓦的潤滑效果，也可能導致軸承甩油。機組在運行時，油槽內(nèi)的油在溫度升高，混入空氣，產(chǎn)生油沫，進行紊流運動的環(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)，就會助長甩油。
　　5.進風由端部進風改為從底部進風，或者增加軸承與發(fā)電機定子之間的距離，以便減少因通風系統(tǒng)造成的負壓對軸承漏油的影響。若發(fā)電機采用管道式通風冷卻方式，建議將端部進風改為從底部進風，用端罩將發(fā)電機定子兩端密封起來，使軸承端部和定子端部無風壓差。這樣不僅可以降低因風扇和空氣摩擦發(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)電機的正常運行。運行條件對軸承有重要意義，特別是在惡劣工況下，它直接影響到機組的甩油。發(fā)電機的啟動和停機是軸承的惡劣工況，在機組啟動時應用Z優(yōu)的試驗方法選擇轉(zhuǎn)速的增長率，選用機組的Z優(yōu)或者合理的啟動方式，在停機時，機組應當制動，以免油膜過早的破壞而發(fā)生磨瓦的現(xiàn)象。因此應盡量減少機組的起動和停機。
　　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，同時建議可以在此再設計一個甩油環(huán)，本人認為這樣做效果會更好些。如下圖所示：
　　總之，發(fā)電機的漏油因素并不是孤立存在的，而是錯綜復雜交織在一起，每臺發(fā)電機是依照它自己特有的條件，對某幾個因素發(fā)生疊加與組合，而對另外幾個原因發(fā)生抵消或者衰減。每臺發(fā)電機可找到一個主導因素，但對次要因素也應引起足夠重視，否則有時也會轉(zhuǎn)化為主導因素。對于一臺發(fā)電機，常常采用多種措施來防止漏油，隨著設計水平，工藝能力的不斷提高和新技術(shù)、新材料的應用推廣，將會出現(xiàn)各種嶄新的防止軸承漏油的結(jié)構(gòu)和措施。