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水輪發(fā)電機上機架油循環(huán)原理及甩油問題的處理

文檔作者：王建福文檔來源：河南瑞發(fā)水電設備有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月07日
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收稿日期：2018 - 04 - 16
作者簡介：王建福（1968 - ），男，工程師，主要從事水電
站設備設計與檢修等工作。
E-mail：rfawjf＠163. com
水輪發(fā)電機上機架油循環(huán)原理及甩油問題的處理
王建福
（河南瑞發(fā)水電設備有限公司，河南西峽474550）
1 概述
喉壁電站位于山西省平順縣陽高鄉(xiāng)喉壁村，于
2013 年10 月實施增效擴容改造，是國家“十三五”
增效擴容的項目之一。筆者所在公司承接了主機設
計制造安裝任務，電站新裝機3 臺3 000 kW的立軸
混流式水輪發(fā)電機組，發(fā)電機型號為SF3000—16 ／
3250，額定電壓6 300 V，額定電流343.7 A，額定轉(zhuǎn)
速375 r ／ min，額定功率因數(shù)為0.8 滯后，旋轉(zhuǎn)方向
為俯視順時針，勵磁方式為微機勵磁。
經(jīng)過近10 個月的努力，于2014 年7 月底安裝
完畢，8 月初進行調(diào)試運行，試運行發(fā)現(xiàn)機組轉(zhuǎn)速
300 r ／ min以下時，機組各項指標均正常；但高于
300 r ／ min時發(fā)現(xiàn)機架的油囪有油霧冒出，然后變成
的油滴落在機架上。同時，有油經(jīng)擋油套筒內(nèi)腔與
主軸之間的空隙落下，轉(zhuǎn)速越高油霧及甩油情況越
嚴重。在嚴密觀察瓦溫的情況下，在額定轉(zhuǎn)速即
375 r ／ min連續(xù)運行8 h甩油停止，停機檢查，發(fā)現(xiàn)
油位降低有10 cm，且瓦溫穩(wěn)定在55 ℃左右。這種
現(xiàn)象的出現(xiàn)，迫使電站停產(chǎn)，作事故處理。
2 原因分析
這套軸承原用在SF3200—20 ／ 3250 發(fā)電機上，
沒有甩油現(xiàn)象的發(fā)生，而用在本機上卻發(fā)生了甩油
現(xiàn)象，且在300 轉(zhuǎn)以下同樣不甩油。從這個角度分
析肯定是轉(zhuǎn)速過高引起的甩油，但結(jié)構(gòu)一定，如拋
棄本軸承，從時間和經(jīng)濟上是絕對不允許的。筆者
查閱了相關解決甩油的論文，對本機都不能使用，
必須另辟蹊徑；于是從油路循環(huán)原理出發(fā)，尋找解
決問題的辦法。
3 上機架潤滑油的循環(huán)油路分析
水輪發(fā)電機的上機架一般由上機架殼體，推力
軸承、導軸承、推力頭、油冷卻器、擋油套筒等幾
部分組成。在機組靜止時，油面為靜止的平面，根
據(jù)經(jīng)驗，一般加油至導軸承的中心線即可，上下不
能偏差5 cm。而當機組旋轉(zhuǎn)后，由于推力頭的帶動，
作用油也處于旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)；根據(jù)流體力學的原理，
油面呈現(xiàn)1 個旋轉(zhuǎn)拋物面，周邊高，靠近推力頭的
外沿處為最低油面，拋物面的形狀決定于旋轉(zhuǎn)角速
度大小。由于機架內(nèi)由多個部件組成，對油的旋轉(zhuǎn)
起到一定的阻尼作用，故很難準確的計算；但拋物
面形狀的油面是一定的。為了形成潤滑油的循環(huán)，
同時為了潤滑油得到充分的冷卻，在油冷卻器頂部
設置了穩(wěn)油板及中間部分設置了隔油板。穩(wěn)油板的
作用是壓低旋轉(zhuǎn)拋物面頂部高度進而造成了油體的
內(nèi)部壓力，使油沿外圈向中間流動；隔油板的作用
是隔斷熱油直接下落，在離心力的作用下熱油通過
冷卻后經(jīng)向外圈頂部流動。
通過上述分析，當機組旋轉(zhuǎn)后，油的維環(huán)路線
為油在內(nèi)部壓力的作用下由外圈向中間流動，經(jīng)推
力瓦的間隙進入推力頭的內(nèi)腔與擋油桶之間；然后
分兩路一路經(jīng)推力瓦上面，在旋轉(zhuǎn)帶動下甩下外
圍，一路經(jīng)推力頭上與導軸承對應部位的出油孔進
入導軸承，最后落到旋轉(zhuǎn)油面的中間空腔部位；在
旋轉(zhuǎn)離心力的作用下流向油室外圍。在機組的旋轉(zhuǎn)
狀態(tài)下潤滑油就是這樣周而復始的維環(huán)著。
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小水電2018 年第3 期（總第201 期） 運行與維護
萬方數(shù)據(jù)
4 解決措施
從油路的維環(huán)原理分析，有大量油霧，證明油
的旋轉(zhuǎn)速度過高，由各種零部件過分攪動所致；有
油從擋油套內(nèi)腔落下，證明油的旋轉(zhuǎn)過快、油體內(nèi)
壓力過高，致使大量的潤滑油進入到推力頭擋油套
筒之間，而這部分油又不能得到充分的排放所致
（經(jīng)出油孔）。
原因找到，由于目前處于豐水季節(jié)，電站在開
機時加足潤滑油（開機時速度較低，旋轉(zhuǎn)拋物面頂
部高度不夠，穩(wěn)油板不能產(chǎn)生內(nèi)部壓力，只能加大
油量）就可大膽運行。既然甩油，證明正常運行時
導軸承不缺油，而推力軸承浸在油內(nèi)，當甩油到一
定時間，油的體積減少到一定程度后就不甩了，待
枯水季節(jié)時再對上機架進行處理。
2015 年10 月枯水季節(jié)，將上機架拉回公司，
進行如下措施處理：
（1）因為油的旋轉(zhuǎn)速度過快，所以想法降低油
的轉(zhuǎn)速，于是在油室內(nèi)安裝2 個阻尼板（見圖1）。
圖1 阻尼板形狀示意
（2）油從擋油套筒甩出，應是2 個原因造成，
即油的旋轉(zhuǎn)過快和進入推力頭內(nèi)腔油量過大；而又
不能經(jīng)出油孔有效排出。油的旋轉(zhuǎn)問題通過第一步
措施已解決，這雖然降低了油的維環(huán)量，但由于只
能定性分析不能定量計算，為安全起見只能增大油
的出油效果，才能確保安全。于是在推力頭原排油
孔的上方導瓦覆蓋部位又新鉆了1 圈排油孔（見
圖2）。
圖2 改造前后的推力頭
經(jīng)過上述兩步措施的改造，電站重新裝機后，
經(jīng)運行證明效果非常理想，徹底解決了甩油的問
題，軸承溫度一直穩(wěn)定在45 ℃左右（見圖3）。
圖3 改造后的上機架示意
5 結(jié)語
在解決電站的問題時，一切方案的制定一定要
以理論為基礎，只有這樣才能做到有的放矢、對癥
下藥，起到事半功倍的效果。
■
責任編輯吳昊
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