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一种解决水轮发电机座式轴承漏油的措施

2013-01-24

作者：赵吉刚
（昆明电机厂有限公司）
　　卧式水轮发电机组轴承漏油比较普遍，有的在轴承端盖处，有的在轴承上盖与轴承座的合缝面处。为此有多种方法解决，本文介绍其中一种，供大家讨论。其它电站若遇到相同问题，可以作为参考。
　　下面分别对其进行分析：(本文所举例为SFW1500-6/1180发电机为例)
　　发电机基本参数。本发电机型号为SFW1500-6/1180，额定功率1500kw，额定容量1765kvA，额定转速1000转/分，冲击式，前后轴承均为Ø200座式轴承。管道式通风冷却方式，冷风从发电机定子两端进入，热风从发电机底部的通风管排出。轴承密封原理如图1所示，当转子旋转时，带动叶轮随转轴一起旋转，密封螺旋槽相当于一个螺旋油泵，将沿转轴表面运动的油抽向轴承中心方向，减少向外的流量，即便如此，还是会有部分油沿轴表面向外溢出，这就需要轴承端盖来密封，轴承端盖上开有泄油槽，泄油槽下部开有一个泄油孔，能将从轴表面溢出的油回收到轴承油槽内。
　　照理说，轴承设计已经充分考虑了轴承的漏油问题，此轴承以往也已经使用过，轴承漏油很少，证明轴承防漏设计是由一定的效果的。但当此电站发电机于07年在厂内做出厂型式试验时发现漏油严重。这是为什么呢？本人认为有以下几种原因：
　　1.本机组发电机转速达1000转/分，转速表较高，铁心长，轴承负荷比较重。油在低温及低速情况下的流动是稳流，在高温及高速运动状态下是紊流。水轮发电机在低速或者常温下开始运行时，轴承里面的循环油流动平稳，溶解在油里面的空气也不被释放出来，油不产生汽化现象，此时轴承一般不漏油。但当电机速度上升或者润滑油温度升高时，油泵打油速度也随之加快，打油量也增加，油的黏度降低，流动性增加，溶解在油里面的空气随着油温的增加不断的被释放出来，同时因油温升高，油被汽化，产生油雾，随着油温的升高，转速的提高，油的汽化现象越来越多，油雾越来越多，轴承空腔里面的压强增大，导致油不断沿着转轴溢出。这说明转速也高，油的紊乱程度越高。这也是为什么同样的轴承用在不同机组漏油情况大不相同的重要原因。另外因轴承端盖上的泄油孔只有一个Ø8，当流入泄油槽的油大于从泻油孔流出时，泄油槽里的油面将高于转轴端盖处的轴径下端，油将沿轴与端盖间的间隙流出，加大了漏油量。
　　2.从生产加工方面来说，轴承端盖与轴的之间不可能没有间隙，并且如果间隙过小，将增大转轴与端盖的摩擦系数，从而增加转轴与轴承端盖的磨损。加上加工制造间隙可能稍大，这也是轴承漏油的一个原因。
　　3.在安装时，为了调整轴瓦间隙，需在轴承上盖与轴承座之间加调整垫，这也可能增加转轴与轴承端盖之间的间隙系。间隙的增大，必然导致漏油的增大。
　　4.还有一方面就是发电机通风方式对轴承漏油也有一定的影响，本机组发电机采用的是从端部进风，底部管道出风，因为从端部进风，则必然在端部形成负压，这也将增加轴承的漏油量，可能将从轴承漏出的油吸入发电机，从而污染发电机，破坏发电机的绝缘，影响发电机的安全使用，降低发电机的使用寿命。
　　通过以上的原因分析，我们可以采用以下几种方式进行解决。
　　1.结构调整。前面已经论述过，轴承漏油的一个主要原因是流入泄油槽的油量大于流出的，使油累积在泄油槽的油面高于转轴与轴承端盖的下端轴径，从而使油向外逸出。为此，可采用堵和泄的方法。所谓堵，就是采取措施减少泄油槽油的流入量，可在叶轮罩与轴承端盖之间加分瓣挡油板，挡油板与转轴之间的间隙为2mm左右。所谓泄，可增加泄油孔的直径和数量，如将一个直径为Ø8的孔改为3个Ø10的孔，同时也可增加泄油槽的轴向尺寸。
图1 将泄油孔改为3个
图2 在轴承上盖上加挡油板
　　哥玛电站经过以上两种处理措施，漏油处理效果良好。
　　2.降低油位。在保证机组安全运行的情况下，降低油位可以减少轴承的漏油。在运行时可以根据轴瓦温度及运行情况逐步调整轴承油位，把轴承油位降低，叶轮的打油量减少，形成的油雾也相应较少，从而也可减少轴承的漏油。
　　3.提高产品制造质量和安装质量，加强机组的监护。轴承的漏油也随着零部件的加工，安装及调整误差而增强或者减弱。如提高转轴轴径的光洁度，可以降低摩擦系数，降低轴承的油温，减少一定的油雾产生；提高叶轮与转轴的同心度和垂直度，可以减少油的飞溅量，减少轴承漏油；提高定转子铁心的圆度和同心度，可以减小机组的震动，并减少轴承的甩油量，从而减少轴承的漏油。提高水轮机与发电机的同轴度，可以平均轴承负荷，降低油温，从而降低轴承的漏油量；提高轴承端盖与转轴的加工和安装质量，不要出现过大间隙，以减少轴承的漏油。同时加强对机组的运行监护，使发电机在允许的振动，摆度范围内，允许的瓦温下进行工作。定期检查润滑油质量和油面高度，对老化的油及时处理或更换，在低于油标下限时及时补充新油，经常清洗油冷却器，处理锈蚀，注意冷却水温度，再油路系统上增加虑油装置，并增加磁铁装置，将机组运行中产生的铁屑吸附在磁铁上，定时检查并清理铁屑，以便减少铁屑对轴瓦和轴径的损伤，也都直接或者间接的增强机组的防漏油能力。
　　4.发电机的运行监护。对发电机的运行监护的不全，不严，也会导致机组甩油的发生。例如机组由于在转动部分受到不平衡外力的长期作用或者轴承本身结构的缺陷，经过二、三年时间的运行，轴线变坏，引起机组振动，摆度增大，激发甩油。油冷却器长期在水中工作，加上有的电站的水质不好，冷却器的铜管被腐蚀，开始漏水，漏水将造成油面的升高，同时影响转轴与轴瓦的润滑效果，也可能导致轴承甩油。机组在运行时，油槽内的油在温度升高，混入空气，产生油沫，进行紊流运动的环境下，加上金属、尘埃、水等媒介物的作用下，不断乳化，加快油的老化。油的乳化，减小了它的密度，使其动力粘度显著下降，油膜变小，油膜温度升高，瓦温也随之升高，油温也被升高，如此恶性循环，就会助长甩油。
　　5.进风由端部进风改为从底部进风，或者增加轴承与发电机定子之间的距离，以便减少因通风系统造成的负压对轴承漏油的影响。若发电机采用管道式通风冷却方式，建议将端部进风改为从底部进风，用端罩将发电机定子两端密封起来，使轴承端部和定子端部无风压差。这样不仅可以降低因风扇和空气摩擦发出的噪音，也可减少轴承的漏油量，保证冷却空气的清洁性。
　　6.保持发电机的正常运行。运行条件对轴承有重要意义，特别是在恶劣工况下，它直接影响到机组的甩油。发电机的启动和停机是轴承的恶劣工况，在机组启动时应用Z优的试验方法选择转速的增长率，选用机组的Z优或者合理的启动方式，在停机时，机组应当制动，以免油膜过早的破坏而发生磨瓦的现象。因此应尽量减少机组的起动和停机。
　　7.将轴承端盖处的泄油槽宽度增加，使产生在泄油槽内的油泡有足够的空间爆破，同时建议可以在此再设计一个甩油环，本人认为这样做效果会更好些。如下图所示：
　　总之，发电机的漏油因素并不是孤立存在的，而是错综复杂交织在一起，每台发电机是依照它自己特有的条件，对某几个因素发生叠加与组合，而对另外几个原因发生抵消或者衰减。每台发电机可找到一个主导因素，但对次要因素也应引起足够重视，否则有时也会转化为主导因素。对于一台发电机，常常采用多种措施来防止漏油，随着设计水平，工艺能力的不断提高和新技术、新材料的应用推广，将会出现各种崭新的防止轴承漏油的结构和措施。

迈克弗国际贸易（上海）有限公司，成立于1991年，公司总部位于德国埃斯林根。公司致力于高性能、低噪音、低振动的静音轴承研发制造。

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