水轮发电机甩油故障及其处理策略分析

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【摘 要】当前，人们对水轮发电机甩油及油雾溢出故障的认识和重视程度还够，其实长期处于甩油及油雾溢出故障的水轮机对发电机设备造成很多危害，并将影响到正常的工作和设备寿命，本文首先对立式水轮发电机导轴承及推力轴承甩油及油雾溢出故障进行概述，简单分析成因，接着对防止甩油及油雾溢出措施进行分析，以期能够有效消除立式发电机组甩油及油雾溢出故障问题。

【关键字】立式水轮发电机；轴承；故障；甩油；油雾

一、故障概述

目前，从立式水轮发电机导轴承及推力轴承在水电站运行情况反馈过来的信息来看，甩油及油雾溢出是最大的问题。

笔者从实践经验中总结出甩油及油雾溢出的成因主要如下：

1、在机组的运行过程中，油槽中的油随着转动部件高速转动被甩出，导致油飞溅出来和雾化，随着甩出量的增加，油雾聚集到一定的量，便从密封部件与转动部件相结合的部位溢出。

2、如果挡油管顶部与油面之间的具体过低，导致挡油管外径圆度超差与转动部件之间出现了泵效应，如果此时油又是热的，过高的温度导致油的运动黏度低，油面有较大的波动，进而导致油容易溢出；

3、油本身也存在着沿转动部件“爬油”的现象，致使油从密封部件与转动部件相结合的部位溢出。

长期处于甩油及油雾溢出故障的水轮机对发电机设备造成很多危害，并将影响到正常的工作和设备寿命，因此，必须在结构设计上采取必要的对策，从成因上预防甩油及油雾溢出故障的发生。

二、立式常规机组结构上预防甩油及油雾溢出故障的措施分析

1、挡油管设计上的预防措施

从挡油管的设计来看，筒壁外侧圆度通常会因为制造、运输、安装等因素的影响而导致形变，其滑转子或推力头转动部件内径侧的加工公差的客观存在引起挡油管的筒壁与转动部件内径存在不均匀的圆周间隙，所以转动部件的旋转会导致油面出现波动波动，理论和实验研究表明，见表l间隙不均匀形成了泵效应进而使油面波动加剧导致挡油管顶部甩油问题。

大量实践经验表明，转动部件的内径与挡油管筒壁外侧两者之间的距离越小所引发的泵效应越是明显。所以我们在挡油管的设计上，应注意以下几点：

（1）尽可能地增大筒壁的刚度，加工后挡油管筒壁圆度

（2）增大挡油管筒壁与转动部件两者之间的距离L，实践经验表明，L≥40mm。

（3）可以再油面以上，挡油管筒壁的上部添设2至3层的加强环，借助于加强环达到增加挡油管的刚度的目的，同时又能有效阻挡油面波动，进而消除油的飞溅。

2、转动部件设计上的预防措施

转动部件防止甩油及油雾溢出故障的做法可以归结为如下几个：

（1）如图1、图2所示，设计上首先将滑转子或推力头内壁设计成斜面，下部直径设计上要大于上部直径，如此设计，机组旋转时，处于转动部件内斜面上的油受离心力的作用，有一个分力的方向是向下的，于是油面保持甚至比静止油面还要低，导轴承或推力轴承甩油的可能性被有效降低；

（2）在两层加强环之间，在转动部件设计平压孔，保证转动部件内、外两侧油腔的压力趋于平衡，有效预防油雾从挡油管侧溢出现象的发生；

（3）在转动部件内侧靠近挡油管上加强环的位置上添设一台阶，合理设置台阶与加强环之间的轴向距离（10mm），台阶与挡油管筒壁两者间的径向距离（20mm），借助于台阶的作用形成迷宫密封，有效的阻止油雾从挡油管顶部溢出现象的发生；

（4）在滑转子外侧轴承摩擦面的上部设计一个直径小于轴承摩擦面台阶，同时在导轴承瓦上部滑转子台阶处设计一个与滑转子径向间隙lmm的绝缘挡油板，借助于挡油板能够有效预防导轴承瓦与滑转子之间的油被甩出；

（5）针对“爬油”故障，在滑转子台阶上部可以设计两道阻油槽用来阻断沿滑转子外径轴向方向的“爬油”故障。

3、其他措施

（1）为了将机组运行过程中产生的油雾及时排出，可在油槽密封盖上设置吸油雾及补气管路，吸油雾及补气管路圆周方向成180°布置，借助于吸油雾的装置将油槽内部产生的油雾及时地排出，而且同时还可以通过补气管路进行补气来维持压力的平衡；

（2）如果挡油管下部位于转子负压区，则挡油管下部也需设置密封盖，并在密封盖上设置吸油雾及补气管路。下导轴承及推力轴承密封盖如在转子负压区也必须设置补气管路，悬式机组推力轴承可不设补气管路，可以设置补气气窗。

三、结语

本文对立式中小机组导轴承及推力轴承典型结构及采取的防甩油及油雾溢出措施进行了简单的分析。总结一下主要有如下几点：

（1）尽量地增加挡油管的刚度、圆度，防止运行时与转动部件产生泵效应；

（2）增加稳油板或稳油密封盖，尽可能地减小油面波动；

（3）再有就是设置吸油雾装置及补气管路，及时将机组运行时产生的油雾排出，防止油雾聚积、溢出污染定转子。

撰写本文的目的在于建议立式水轮发电机轴承结构在设计时，防甩油及油雾溢出故障的预防应重点考虑，杜绝因结构设计考虑不周给机组运行带来隐患。