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水輪機旋轉油盆內甩油原因分析與處理

來源:233網校 2009年5月5日
  浙江省白鶴水電站是一座以發電為主的引水式電站,裝有2臺12.5 MW立軸混流式水輪發電機組。 
  機組水導軸承結構如圖1所示。該機采用反螺旋自循環自冷式軸承,為筒式分半結構。軸承由軸承支架、旋轉油盆、軸承體、軸瓦、油箱、冷卻器等組成。軸承支架為鑄鋼,下法蘭鎖在頂蓋上,上法蘭承受軸承體,旋轉油盆材料為Q235A,鎖在主軸上,軸向靠卡槽定位,徑向由銷定位。旋轉油盆分兩半面,中分面由22只M12×65的螺栓聯接。旋轉油盆與旋轉油盆蓋靠12只M16×40螺栓聯接。  
  1 旋轉油盆內甩油情況 
  (1) 2000年6月,1號機組投入運行,當機組在額定轉速下運行15 min左右時,發現在水車室內水導軸承支架與軸承體之間有少量霧狀油甩出。隨著時間的延長,甩油量越來越大,40 min后軸瓦溫度已達56℃(正常運行時一般不超過55℃),并有上升的趨勢,且水車室內有異味,機組只得退出運行。 
  (2) 2000年6月,2號機組投入運行,空載時旋轉油盆處未發現滲漏油;在機組過速試驗后,旋轉油盆蓋處有微量油霧,用一塊吸油紙貼在軸承支架上并順著機組軸向監測,可發現越靠近旋轉油盆蓋組合縫油跡越多;帶負荷運行4 h后,甩油量明顯加大,軸瓦溫度從原有的51℃左右開始上升,出現與1號機組類似的情況。停機冷卻后,用手動油位計檢查旋轉油盆內油位,發現油位從116 mm降至70 mm,旋轉油盆外殼發燙 。 
  2 旋轉油盆內甩油的原因 
  (1) 旋轉油盆蓋與軸承體間隙偏小且不勻1號機組在空載運行時,軸瓦溫度較高,解體后曾在軸承體組合上面加0.10 mm的銅皮,擴大軸與軸瓦的間隙,以降低瓦溫。但同時引起軸承體橢圓度加大,實測油盆蓋與軸承體間隙平均值為0.55 mm(設計值為0.60~0.80 mm),其中最小間隙值0.25 mm。在機組高速旋轉時,由于旋轉油盆蓋與軸承體間隙不均,造成旋轉油盆蓋局部偏磨。運行一段時間后,蓋板(鋁制)發生塑性變形,旋轉油盆內的油在高速離心力的作用下從變形處甩出。 
  (2) 旋轉油盆油位過高 
  通過試驗發現,旋轉油盆內油位偏高,是產生甩油的一個重要原因,因為油位過高,油膨脹后,容易飛濺。但油位過低,會造成潤滑不良。 
  (3) 密封結構及密封材質的影響 
  經檢查,旋轉油盆蓋與旋轉油盆之間靠止口定位,配合較松,并用*4橡皮條密封,但旋轉油盆蓋端面密封槽太深,使得*4橡皮條壓縮量不夠。密封效果不好、從而造成旋轉油盆甩油。 
  (4) 旋轉油盆煤油滲漏試驗存在問題 
  旋轉油盆中分面用螺栓組合后,進行煤油滲透試驗,是確認旋轉油盆本體是否滲漏的主要方法之一。經調查,試驗時主要存在的問題有:  
  3 旋轉油盆內甩油的處理 
  (1) 對1號機變形的旋轉油盆蓋校園,并把間隙放大到1.00 mm。然后將旋轉油盆解體,對組合縫處的高點、毛刺,用細銼刀、砂皮進行修磨處理。 
  (2) 重新組合旋轉油盆,均勻對稱緊固聯接螺栓后,經過嚴格規范的滲漏試驗。 
  (3) 安裝時,嚴格工藝措施,采取緊固一遍螺栓檢查一次間隙,以確保間隙均勻,緊力足夠。 
  (4) 改進旋轉油盆蓋處密封結構,旋轉油盆分半,法蘭面開“L”型槽,旋轉油盆蓋的平面開“-”型環槽,旋轉油盆端蓋處加兩道迷宮密封。 
  (5) 檢查油位在合適位置。通過多次試驗,旋轉油盆內的油位控制在80~100 mm較適宜。 
  (6) 為減少塑性變形,改善旋轉油盆組強度、加大螺栓緊力,避免甩油,又作了如下處理: ①重新鑄造旋轉油盆(材料Q235-A),并要求對旋轉油盆動平衡試驗嚴格把關; 
  ②考慮到旋轉油盆固有結構及現場布置,旋轉油盆中分面筋板厚度不變,組合螺栓由原來的M12增至M20,數量不變;旋轉油盆組合面橫板厚度由原來的30 mm減至12 mm,螺栓數量由12只增至16只。通過改進,在加大螺栓緊力的同時,基本保證旋轉油盆外圈重量不變。 
  ③所有螺栓材料由原來的A3更換為45號鋼,以保證預緊力及強度。 
  處理后,2臺機組經過近8個月的運行,軸瓦溫度基本穩定在51~53℃,水導加油間隔時間在2個月以內,(設計要求每月加一次),完全滿足設計及業主的要求。 
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