水轮发电机推力油槽甩油原因分析及处理方法

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摘 要：针对电站三台机组推力油槽甩油缺陷，全面分析其产生原因，借鉴其他电站类似情况的解决办法，提出了符合双牌电站实际情况的处理方案。利用机组检修时期，对3号机组进行了全面处理，解决了3号发电机推力油槽的甩油缺陷。
关键词：发电机，推力油槽，甩油，挡油圈，耐压式密封盖。
一、概述
湖南省双牌水电站位于湘江一级支流潇水下游双牌县境内。工程于1958年10月开工兴建，坝后式电站厂房内装有三台单机容量为45MW的立轴混流半伞式水轮发电机组。三台机组分别于1966年3月（2号机组）、1969年5月（3号机组）、1979年5月（1号机组）相继投产发电。
限于当时的设计水平和制造工艺，三台机组自投产运行以来，推力油槽存在较为严重的内外甩油现象，推力油槽上盖板和水导油槽盖板大量积油，严重污染了机坑和发电机定转子线圈，加速了其绝缘的老化。
为了消除此缺陷，提高电站的安全文明生产水平。2009年12月在3号机组A级检修时期，在对机组推力油槽内外甩油现象进行了认真分析的基础上，与哈尔滨通能电气股份有限公司合作，更新改造了推力油槽上盖板和挡油筒，在油槽底部加装了接油盆。彻底解决了机组推力油槽的甩油缺陷。
二、改造前的甩油情况简介
3号机组自投运以来，推力油槽就存在内外甩油现象。主要出现在三个部位：
1、水车室
水车室水导油槽盖板上积油严重，积油厚度达5mm左右。下机架底部到处可见油珠。水车室机坑里衬钢板被一层油尘混合物包敷。
2、推力层
推力层风洞壁包敷一层油尘混合物，手指划过即有一道划痕，推力下机架机腿、推力头等同样如此。推力油槽上盖板更为严重，手触摸后，手掌即被粘有一层透平油。整个推力层有一股刺鼻的油气味。
3、发电机定、转子线圈
定、转子线圈上下端部外表包敷一层油尘混合物，手指抹过即有一道划痕。线圈绝缘层颜色相对中间部位较深，且脆硬无韧性。
三、甩油的危害与影响
内甩油的危害与影响：
机组运行过程中，内甩油至主轴上和油雾在下机架底部凝结，随着时间的积累，主轴上和下机架底部的油珠滴溅到水导油槽盖板上，形成大量的积油，污染水车室，严重影响了电站的文明生产水平。
外甩油的危害与影响：
机组运行过程中，从推力油槽上盖板缝隙中溢出的油雾，部分在油槽盖板上冷凝形成积油。部分油雾受发电机冷却风流的带动，吸附到定转子线圈上，影响发电机散热效果，腐蚀线圈绝缘，降低其绝缘强度，减短绝缘寿命。严重时还会降低发电机效率。
另外，内外甩油还使油槽油量减少，造成不必要的浪费。
四、甩油的原因分析
（一）内甩油的原因分析
内甩油的原因分析主要有二个方面：
1、          油槽结构原因
原机组推力油槽内挡油圈为开放式，挡油圈与推力头内壁距离约88mm，与主轴距离约为115mm，挡油圈上部距离推力头的高度约为265mm，高出油槽静止油面约为185mm。推力油槽结构尺寸如图一所示。
开放式的挡油圈结构，且各部位间隙值都较大，而高出静止油面的高度较小，从而，机组在运行过程中，由于旋转部位鼓风的作用，使得推力头内下侧至油面之间及挡油圈与主轴之间的上部形成负压，把油面吸高、涌溢和吸附油雾而甩溅到主轴壁上，形成内甩油。
2、    制造及安装原因
挡油圈与推力头内壁或主轴之间，由于制造及安装的原因，产生偏心，油环不均匀的现象。机组运行过程中，推力头内壁带动其静油旋转，起着近似于偏心液压泵的作用，使油环产生较大的压力脉动，并向上窜油而甩溅到主轴上，形成内甩油。
（二）外甩油的原因分析
透平油即可吸收一定量的水分，同时可溶解一定量的空气，随着机组的运行，油温渐渐升高，使冷态时溶入油中的水分及空气汽化，并且汽化的同时会有一定量的油被带出，形成油雾。机组运行过程中，推力头和镜板外壁带动粘滞的静油运行，使油面因离心力作用向油槽外壁涌高、飞溅或搅动，使油珠和油雾从油槽盖板的缝隙处溢出，形成外甩油。
另外，机组运行过程中，随着轴承温度的升高，使油槽内的油和空气体积膨胀，生产内压。由于内压的作用，油槽内的油雾随着气从油槽盖板缝隙处溢出，形成外甩油。如图二：轴承外甩油。
五、甩油的处理
针对甩油缺陷，电站下定决心对其进行全面的处理。为使缺陷处理得更彻底、效果更显著，电站曾考察过其他同类型的机组的运行及改造情况，咨询过制造厂家。
3号机组安装过程中，安装单位考虑到挡油圈距离各相对部件的间隙过大，曾在原挡油圈的内部加装了副挡油圈。见图三：
副挡油圈弥补了原挡油筒由于高度偏小而造成的机组运行过程中大量溢油的缺陷，但并未彻底处理油槽的内甩油现象，机组运行过程中油雾溢出后在主轴和下机架底部凝结，水车室水导油槽盖板积油严重。原加装的副挡油圈在结构尺寸上亦存在缺陷，影响机组检修过程中下机架的吊出。