黎永跃

(重庆水轮机厂有限责任公司，重庆 400054)

弹性油箱试验及工装设计

黎永跃

(重庆水轮机厂有限责任公司，重庆 400054)

介绍了弹性油箱及装配的试验方法及试验工装的设计。通过模拟弹性油箱在发电机组实际运行工况状态下的各项技术参数，验证产品设计的合理性和产品加工的准确性。结果表明:通过试验验证且合格的弹性油箱完全能满足发电机运行要求，从而保证机组的正常运行。

弹性油箱;弹性油箱装配;工装设计

重庆水轮机厂有限责任公司自主设计、制造的四川华能东西关水电站以及其他多个电站的水轮发电机组均采用了弹性支承推力轴承结构。其中东西关水电站是该公司迄今为止生产的尺寸最大的轴流转浆式水轮发电机组。该发电机采用立式安装，由于发电机转子质量较大，再加上水轮机具有轴向拉力，采用普通的刚性支承推力轴承结构无法满足机组的运行要求。为此机组采用弹性支承推力轴承结构。弹性支承推力轴承结构是由12个带有三波纹的弹性油箱和底环等零件组成的弹性油箱装配而成，如图1所示。为了保证弹性油箱在日后的机组运行中正常工作，在制造装配过程中必须对弹性油箱及弹性油箱装配工艺进行必要的试验验证。

图1 弹性油箱

1 产品设计要求

1)对全部油箱抽真空至残余压力为666 Pa，然后向油箱内充以纯净干燥的L－TSA46透平油。充油系统进入止回阀前的油压为0.8 MPa(此时止回阀弹簧压力为0.2 MPa)，充油时油温和弹性油箱温度尽可能接近25℃。在弹性油箱伸长量为1 mm左右时分别作好标记，检查各个部位有无漏油现象。

2)必须对弹性油箱顶面进行加工，检测底环底面至调整环顶面尺寸为500±0.025mm。

3)应用专用工具对整个弹性油箱进行1 150 t载荷试验，试验时间为72 h，不得出现渗油现象。用百分表检查每个弹性油箱的压缩量，此时应为0.33 mm。

4)步骤3)检验合格后将载荷提高至1 380 t，试验8 h，不得出现渗油现象，并记录压缩量。

2 试验要求

考虑到对φ2900的圆环整体加载到1 380 t所需专用工装耗资较大，且准备周期较长，结合该公司的实际情况，将整体加载试验改为单个油箱的承载试验和整体渗漏试验［1－3］。试验项目调整如下:按步骤1)要求对单个油箱进行抽真空及充油试验;单个油箱的承载渗漏试验在200 t油压机上进行;将12个弹性油箱组装成整体，高度加工到500±0.025 mm，按步骤1)要求抽真空及充油，再用专用工装将弹性油箱的高度限制，对油箱充以1 MPa的压力油作整体渗漏试验。这相当于整体给弹性油箱加载，加载载荷高于实际运行情况。

3 单个油箱的抽真空及充油试验及工装设计

单个油箱与封油座装配在一起，构成单个油箱试验体。在自然状态下油箱内充满空气，而空气可以压缩，若此时进行充油试验，油箱变形是不准确的。为了获得与机组运行时相同的条件，必须将油箱抽真空至试验要求。单个油箱的抽真空及充油原理如图2所示。用管道将图2中各件联结于一体，储油箱内的L－TSA46透平油经过滤后盛于油盒中加热至40℃，且无气泡产生，然后自然冷却，保证油温和弹性油箱温度均接近25℃，温差应控制在1℃以内。当两者温差过大时应根据产品设计给出的油温与压力关系曲线调整充油压力。

图2 单个油箱抽真空及充油原理

3.1 实验过程

1)关闭闸阀4和6，开启闸阀3，启动真空泵1，抽至残压为666 Pa，并处于稳定状态。

2)关闭闸阀3和真空泵1，开启闸阀6，让储油箱内的油自然流入弹性油箱内，直至充满为止。然后关闭闸阀6，并在弹性油箱顶面周围均匀布置4个百分表。

3)打开闸阀4，启动油泵5，充以1 MPa洁净干燥的L－TSA46透平油，然后观察百分表的读数。当弹性油箱伸长量约为1 mm左右时，计算4个百分表变化的平均值，该值即为该弹性油箱的伸长量。关闭闸阀4和油泵5，稳压30 min，观察压力表9，不得出现渗漏降压现象。如有渗漏，应及时处理。

4)拆除抽真空及充油装置，将封油座上止回阀的钢球塞入，旋入螺塞拧紧。

3.2 工装设计

在抽真空及充油试验中有3个重要工装:①抽真空及充油装置;②封油座;③专用接头。下面简要介绍一下封油座和专用接头。

1)封油座。用于检验单个弹性油箱承载能力及渗漏。封油座由底板、止回阀、压力表等组成，结构如图3所示。

2)专用接头。是联结抽真空及充油装置与封油座的重要部件，能调节封油座上止回阀的“开”“关”状态，从而完成抽真空及充油工作，其结构如图4所示。

图3 封油座结构示意图

图4 专用接头结构

4 单个油箱的轴承及渗漏试验

将前述试验后带有1 MPa压力油的弹性油箱平放于200 t油压机上，在弹性油箱调整环顶面放置垫板，重新调整百分表位置。对油箱分段分别加载12.5、25、50、75、100、120、138 t压力，用百分表及封油座上的压力表分别测出弹性油箱的压缩量以及内部油压变化值，并作记录。

上述试验完成后，加载120 t，稳压72 h。若无渗漏现象则该弹性油箱达到要求。

5 整体渗漏试验

将12个弹性油箱按设计图纸装成一体，按本文要求加工弹性油箱顶面，然后将止回阀弹簧调至压力为0.2 MPa方能打开的位置。

按如图5所示，对弹性油箱进行抽真空及充油试验，即将弹性油箱倒放使止回阀朝上，进油孔处于最高处。各接口处密封好，按单个弹性油箱的抽真空及充油方法，将整个弹性油箱装配充满1 MPa的L－TSA46透平油，调整专用接头3使止回阀处于关闭状态，然后拆卸整个抽真空及充油装置。

图5 弹性油箱抽真空及充油示意图

将充满油的弹性油箱按图6的方式安装好，重新接上抽真空及充油装置。将弹性油箱及整个系统可能渗漏处用丙酮洗净，再涂上白粉以便检查是否渗漏。拧紧图6中的各螺母，用百分表检查两压板的平行度，保证距离为500±0.025 mm。开启试压泵8直至油压达到11.5 MPa，稳压8 h，并检查是否有渗漏。

调整试压泵8的溢流阀，使弹性油箱内油压降至1 MPa，稳压30 min，并观察整个弹性油箱及试验系统有无渗漏现象发生。

图6 安装方式

6 强度计算

在图6中螺杆3是主要受力件，必须对其进行强度校核［4－6］。

7 结束语

通过对所有试验记录数据的分析，并比对有关的设计参数，可判断弹性油箱及其装配是否符合设计要求、是否满足机组运行的条件。上述3个电站已运行多年。实践证明:经本试验检验合格的弹性油箱及其装配的设计和选型是合理的，制造加工是准确的。本试验成功为该公司今后的产品设计和制造积累了宝贵经验。

［1］白延年.水轮发电机设计［M］.北京:机械工业出版社，1982.

［2］成大先.机械设计手册［M］.北京:化学工业出版社，2007.

［3］中国葛洲坝集团公司.水轮发电机组安装技术［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［4］曹玉华.闫祥安.液压传动与控制［M］.天津:天津大学出版社，2009.

［5］张利平.液压控制系统及设计［M］.北京:化学工业出版社，2007.

［6］韦韦.推力轴承弹性油箱漏油处理一例［J］.小水电，2009(5):48－49，56.

(责任编辑 刘舸)

Test and Manufacturing Equipment Design of Elastic Oil Tank

LI Yong－yue
(Chongqing Hydraulic Turbine Co.Ltd.，Chongqing 400054，China)

The design of the elastic oil tank and its assemble test is introduced intensively.The design rationality of the products and the correctness of the manufacturing are verified by simulating the technical parameters of elastic oil tank and its assembling of generator units at the practical operating conditions.The test shows that the qualified elastic oil tank and its assemble can meet the requirement of the generator operation.

elastic oil tank;assemble;design of manufacturing equipment

TH12

A

1674－8425(2014)05－0052－03

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.05.011

2014－01－25

黎永跃(1961—)，男，重庆人，工程师，主要从事水轮发电机组制造工艺研究。

黎永跃.弹性油箱试验及工装设计［J］.重庆理工大学学报:自然科学版，2014(5):52－54.

format:LI Yong－yue.Test and Manufacturing Equipment Design of Elastic Oil Tank［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2014(5):52－54.