立式水轮发电机组风罩内透平油雾重原因分析及处理

【摘要】立式水轮发电机组风罩内透平油雾重，主要是上导和推力抽承甩油及油雾外溢引起，严重时会影响机组的运行性能并威胁机组安全。通过对福堂电站水轮发电机组的上导、推力油槽甩油和油雾外溢情况分析处理的过程介绍，希望能对其他电站的同类型机组出现相同情况时有一定的借鉴意义。

【关键词】上导；推力轴承；甩油；油雾；处理

1、前言

福堂电站位于四川省阿坝州汶川县境内，是岷江上游梯级开发继映秀湾电站、太平驿电站上的第三个梯级电站；电站距离成都市111km。电站为单一发电枢纽工程。电站由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽三部分组成。电站为径流引水式；枯水期运行时水库具有不完全日调节能力；电站设计水头为159.3m，最大工作水头184.02m，最小工作水头146.10m，发电引用流量为251m3/s，装机容量为4×90MW，保证出力为133.4MW（P=95%），设计多年平均发电量为22.7亿kWh，年利用小时数为6305h。水轮机型号为HLD307-LJ-290，额定出力92.3MW，转速为272.7r/min。发电机型号为SF90-22/6000，单机容量90MW /105.88MVA，额定功率因数0.85（滞后），额定电压13.8kV。

2、设备甩油现象

福堂电站的发电机上导和推力轴承为组合式轴承结构，整体布置在转子上方，上导和推力轴承合用一个油槽，下导轴承单独布置在转子下方，电站自2004年1月至7月四台机组相继投运发电，投运后不久，运行过程中发现发电机风罩内即上导、推力轴承油槽盖板上集油严重，风罩内油雾重，透平油气味大，发电机转子滑环及支架碳粉吸附多，碳刷打火频繁，转子绝缘值下降。在夏季环境温度高的时候尤为突出，维护人员需要经常清洁风罩内的油槽盖和转子滑环，以保证机组的安全运行。

3、通过运行观察和分析，可能造成的主要危害

3.1 风罩内大量集油，温度越高，油雾越大，油雾混合碳粉污染转子滑环和转子支架，造成转子绝缘降低，严重时造成转子正、负极短路，危害发电机安全运行，油雾混合碳粉吸附于风洞内壁，造成污染，维护清洁难度大。

3.2 长期甩油加上油雾外溢，造成盖板大量集油，进一步渗漏到发电机风洞内，严重污染发电机运行环境，油雾受冷却风流的带动，易吸附于发电机定、转子线圈上，影响发电机散热，腐蚀发电机绝缘，降低发电机绝缘强度，减短发电机使用寿命，严重时还降低发电机效率。

3.3 透平油产生的油雾冷凝后形成油滴，对橡胶制品具有较强的腐蚀性，被油雾污染的线缆绝缘会因老化而下降，减短了使用寿命，严重时危害相关设备的安全运行。

3.4 甩出和外溢的透平油造成不必要的浪费，既污染生产环境，又给运行人员的巡视检查工作带来一定的安全隐患，消耗大量的清洁材料，加大维护人员的工作量，增加了企业生产的经营成本。

4、甩油原因分析

福堂电站机组上导、推力油槽的渗漏油主要来自于油槽盖边沿密封以及上导油盆盖与主轴之间的间隙外溢，具体有如下原因：

4.1 吸排油雾装置的原因：福堂电站每台机组设计制造时就每台机组配置了两套吸排油雾装置，安装在风罩内的推力油槽上，用于对机组运行中油槽内产生的油雾进行抽取并回收，该装置投运后，由于装置自身管路连接及电机安装上的原因，造成装置自身渗漏油情况严重，加大了上导、推力油槽的甩、漏油，后来只有将其停运。

4.2 推力油槽盖甩油：由于机组运行，油槽内的透平油在推力头高速旋转作用下，在油槽内快速流动，加上旋转离心力的作用，飞溅、涌动的油流和油滴有部分会从油槽盖的外边沿密封不严处渗出，当机组轴承温度升高后，油温会升高，温度升高后部分油槽内就会形成一定的油雾，使得油雾进一步汽化，油槽内的压力升高，在内压作用下，油槽内的油雾就会以油气的形态从盖板的密封不严处溢出。

4.3 上导油盆盖密封原因：福堂电站机组的上导和推力轴承共用一个油槽，上导油盆盖与旋转的主轴之间本身存在设计间隙：0.5～1mm，油盆盖是分半组合盖，密封采用的是迷宫环的结构，迷宫环填充毛毡保证与主轴之间的挡油，上导瓦的润滑是靠机组运行时推力头旋转的油泵作用从推力头的径向孔供油给上导瓦提供润滑油，当机组运行，推力头旋转，带动油面爬升，加上径向泵油孔的高速油流与上导瓦的相对运动形成大量的油雾，上导瓦温升高的同时油温升高，内压增大，使得上导油盆盖的迷宫环密封挡油效果差，造成大量的油滴和油雾从油盆盖沿主轴密封处渗漏出来。

4.4 其他原因：油盆盖制造材质是铝合金，本身硬度低，由于制造安装过程中与设计间隙值偏差较大；安装或运输过程中造成油盆盖变形，无法校正，等固有缺陷原因造成渗漏油。

5、缺陷处理

福堂电站针对4台机组上导油盆存在的甩油缺陷，积极查找原因，为了彻底消除机组甩油缺陷，咨询了设备制造厂家，并认真考察了同类型机组的运行和改造情况，在全面分析了甩油原因和参考同类型机组处理经验的基础上，电站有针对性的选择了与哈尔滨通能电气有限公司合作，为电站的机组上导油盆专门设计制造了随动耐压接触式密封油盆盖。结构如图示2

5.1 油盆盖接触式挡油板总成的结构及特点：

该类型接触式密封盖其密封齿与转轴表面接触，实现无间隙运行；密封盖其密封齿沿圆周为多等分结构，每瓣均能与轴形成径向跟踪，径向前 进量1mm，后退量2.5mm，因此在转轴偏心运行时，可以自动跟踪，实现无间隙运行；与转轴接触材料采用特种复合材料，具有自润滑特性；密封盖在运行中不损伤转轴，不引起转轴震动及轴温升高；由于密封盖与转轴接触运行，因此在安装时无需调整间隙，安装十分方便；密封盖在检修时可根据密封情况更换密封齿。

5.2 油盆盖油雾过滤呼吸器的结构及特点：

油雾过滤呼吸器是由本体、折流板、集油器等组成。它可使油雾在通过折流板到集油器的过程中，由油雾凝结成油滴，返流回油槽内，经过过滤的空气被排出。使油槽内外压差保持一致。生产过程中产生的含有大量固体微粒的油烟、油雾气体进行了有效的分离，保障生产操作的正常进行和人员的身体健康，有效解决现场的空气污染问题；油雾呼吸器最显著的作用是平衡油槽压力。因油槽内油雾不断产生，使油雾大量聚集，势必使油雾对各处密封产生压力，压力过大可破坏密封，因此采用油雾过滤呼吸器，可平衡油雾压力，又可阻止油雾溢出。

6、改造后效果

福堂电站2007年通过对第一台机组进行改造，安装使用了接触式密封油盆盖，经过较长时间的运行观察，发现该接触式密封油盆盖针对机组上导、下导油盆甩油缺陷处理效果非常好，在以后的两年时间内，电站对其余的3台机组陆续进行了改造更换，运行至今，接触式密封油盆盖的成功运用很好的改善了机组的运行环境和人员的工作环境，减少了维护人员的工作量和节约了设备维护成本。

7、结语

福堂电站上导、下导油盆盖甩油缺陷的成功处理，可以看出当前科学技术的快速发展，体现了科学技术研发成果的实际应用，是科学知识与生产经验总结的充分结合。随着先进工艺和新型材料运用，相信未来的电站电气设备设计制造和运行会越来越安全、可靠、经济。希望通过此文，能给其他同类型机组的缺陷消除提供参考。

参考文献：

[1]刘云 水轮发电机故障处理与检修 中国水利水电出版社

[2]盛国林 水轮发电机组安装与检修 中国电力出版社