基于三峡右岸哈电机组水导下挡油环装置的研究
摘要：由于三峡右岸哈电机组水导轴承采用无轴领式结构，当机组运行时，下挡油环在离心力作用及受热的情况下，与大轴之间间隙增大，使得O型密封圈的密封紧量减小，导致漏油。虽然经过几次处理，仍存在渗漏现象。据此，对下挡油环结构进行优化，引进了水导下挡油环装置。将原设计的铸铝合金下挡油环改为橡胶挡油环，有效解决了漏油问题;在水导下油槽挡油筒上与大轴之间增设径向随动接触式密封油挡，解决了上部油槽流下的油在离心力作用下，碰撞下油槽壁上产生大量的油雾。经三峡右岸机组运行，本装置有利于水导油循环系统安全、稳定的运行。
关键词：水导轴承 挡油环 哈电机组 三峡右岸
1、引言：
由于三峡右岸哈电机组水导轴承采用无轴领式结构，采用上油箱、下油箱与外油箱的结构，外油箱中的热油通过外循环油泵进入热交换器，经冷却水冷却后，通过12根供油支管进入上油箱中，对水导瓦进行润滑、冷却。然后，一部分热油漫过溢流板经过回油管回到外油箱中，一部分经过水导瓦与主轴之间的间隙，通过油封、下挡油环进入下油箱，最终回到外油箱中。
下挡油环的材料为铸铝合金，其内圆与大轴配合处设有O型密封圈。当机组运行时，下挡油环在离心力的作用及受热的情况下，一方面是下挡油环与大轴之间间隙增大，使得O型密封圈的密封紧量减小，导致漏油，另一方面是下挡油环的刚性较差，分
辦面无法把合严密，出现间隙，使得密封胶失效导致漏油。
另外，机组在运行时，水导上部油箱透平油经浮动环单边0.4～0.78mm的间隙流入下油箱。机组运行中，转轴的线速度达到15.97m/s，上部油箱流下的油在离心力作用下，碰撞下油箱壁上产生大量的油雾。同时，油雾将从大轴与下油箱挡油筒间大量溢出，造成一定的污染和油品损失。
为了保证水导的安全、稳定运行，虽然经过数次改造，但是效果不佳。
因此，提出了解决水导下挡油环漏油及水导油雾外溢问题的水导下挡油环装置。
图1 哈电水导结构图
2、水导下挡油环装置
(1) 将原设计的铸铝合金下挡油环改为橡胶挡油环，按Φ4005mm直径整体制作，同时，在橡胶挡油环外边缘增设14mm高的整体挡油裙带。制作后采用开一个口绕在轴上进行紧箍把合。
(2)在座圈12个把合面上分别固定有把合面挡油台，防止油从把合面处流到主轴一侧，用把合面上部的螺栓进行固定。
(3) 橡胶挡油环下端装有12瓣弧形托板，借用原轴上用于固定下挡油环的顶珠孔安装定位，用于橡胶挡油环的轴向支撑。12瓣托板安装后形成一个整体圆环，把合面均设有防松装置。
(4) 橡胶挡油环外侧采用4瓣钢带将其箍紧在大轴上，紧固部分采用防松结构并考虑离心力的影响。
(5)所有旋转部件上的固定螺栓均设有开口销防松防脱措施。
(6) 水导下油槽挡油筒上与大轴之间增设径向随动接触式密封油挡，用于防止下油槽产生的油雾向外溢出;在油挡下端装有12个可调整轴向支管架，调整座圈与轴的垂直度和同心度。
(7) 为防止透平油在离心力的作用下，碰撞下油槽壁产生大量的油雾，在槽壁上设有缓冲吸油材料层，使具有一定速度的透平油经过缓冲吸油材料层后流向下端。
(8) 为防止下油槽内产生正压，在槽壁上对称设有2个过滤式排空器，保证下油槽内部压力恒定。
图2 下挡油环装置
3、运行后的效果
由于采用橡胶材料作为下挡油环且外侧采用4瓣钢带将其箍紧在大轴上，当机组运行时，在离心力的作用及受热的情况下，挡油环与大轴结合仍非常良好，有效解决了漏油问题;此外，由于在水导下油槽挡油筒上与大轴之间增设径向随动接触式密封油挡，解决了上部油槽流下的油在离心力作用下，碰撞下油槽壁上产生大量的油雾。经实际机组运行，本装置有利于水导油循环系统安全、稳定的运行。
表1 水导冷却器进出口水温、油温变化
4、存在的问题
本装置安装后，机组运行至稳定后，在相近工况下，水导瓦温较改造前有2-3℃升高，经以下检查与分析：
(1)改造前后水导油位、有流量均无明显变化，说明水导循环正常;
(2)改造前后，水导进、出口油温差、水导冷却水温差均无较大变化，具体数据见表1，由热量计算公式 计算可知，说明水导冷却系统能量交换正常;
(3)经检查，2个过滤式排空器运行正常，油箱内压力正常;
(4)由于油有黏性，可以附着在旋转件表面。当旋转件达到一定转速时，油会甩出，形成油流，这就是所谓的粘滞泵作用，可以促使轴承中的油循环流动[1]。
由于改造后，橡胶挡油环与油封的下部距离仅有20mm，距离太小，有可能会降低粘滞泵的作用，影响油的循环流动。
此外，改造在冬季，环境温度较低，而由公式 
，油的粘滞系数 受温度影响较大，温度较低时，油的粘滞性较大，也会影响油的循环流动，造成油循环不畅。但是由于冬季环境温度低，水导瓦温整体偏低，对运行不造成较大影响，而夏季环境温度上升时，油的粘滞性降低，油循环较冬季流畅，有利于水导瓦温的冷却。
最终，通过改变水导冷却器的运行方式，将原来三组冷却器的两用一备，改为环境温度较高的夏季采用三组冷却器同时运行，冬季采用两用一备，经初期的实验机组以及全面改造机组的实际运行，瓦温均在正常范围内，机组运行正常。
5、结论
由于采用橡胶材料作为下挡油环，当机组运行时，在离心力的作用及受热的情况下，挡油环与大轴结合仍非常良好，有效解决了漏油问题;在水导下油槽挡油筒上与大轴之间增设径向随动接触式密封油挡，解决了上部油槽流下的油在离心力作用下，碰撞下油槽壁产生大量油雾而影响油的品质。经实际机组运行，本装置有利于水导油循环系统安全、稳定运行。
参考文献
[1]肖曼,叶青.水轮发电机组安装与检修[M]. 北京:中国电力出版社.2008,4.
[2] 刘大恺.水轮机第3版[M].北京:中国水利水电出版社.1996.
[3] 富丹华等.水轮发电机组及辅助设备运行与检修.[M].南京:河海大学出版社.2005.
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