王建福

(河南瑞发水电设备有限公司，河南 西峡 474550)

1 概 述

喉壁电站位于山西省平顺县阳高乡喉壁村，于2013年10月实施增效扩容改造，是国家“十三五”增效扩容的项目之一。笔者所在公司承接了主机设计制造安装任务，电站新装机3台3 000 kW的立轴混流式水轮发电机组，发电机型号为SF3000—16/3250，额定电压6 300 V，额定电流343.7 A，额定转速375 r/min，额定功率因数为0.8滞后，旋转方向为俯视顺时针，励磁方式为微机励磁。

经过近10个月的努力，于2014年7月底安装完毕，8月初进行调试运行，试运行发现机组转速300 r/min以下时，机组各项指标均正常；但高于300 r/min时发现机架的油囱有油雾冒出，然后变成的油滴落在机架上。同时，有油经挡油套筒内腔与主轴之间的空隙落下，转速越高油雾及甩油情况越严重。在严密观察瓦温的情况下，在额定转速即375 r/min连续运行8 h甩油停止，停机检查，发现油位降低有10 cm，且瓦温稳定在55 ℃左右。这种现象的出现，迫使电站停产，作事故处理。

2 原因分析

这套轴承原用在SF3200—20/3250发电机上，没有甩油现象的发生，而用在本机上却发生了甩油现象，且在300转以下同样不甩油。从这个角度分析肯定是转速过高引起的甩油，但结构一定，如抛弃本轴承，从时间和经济上是绝对不允许的。笔者查阅了相关解决甩油的论文，对本机都不能使用，必须另辟蹊径；于是从油路循环原理出发，寻找解决问题的办法。

3 上机架润滑油的循环油路分析

水轮发电机的上机架一般由上机架壳体，推力轴承、导轴承、推力头、油冷却器、挡油套筒等几部分组成。在机组静止时，油面为静止的平面，根据经验，一般加油至导轴承的中心线即可，上下不能偏差5 cm。而当机组旋转后，由于推力头的带动，作用油也处于旋转的状态；根据流体力学的原理，油面呈现1个旋转抛物面，周边高，靠近推力头的外沿处为最低油面，抛物面的形状决定于旋转角速度大小。由于机架内由多个部件组成，对油的旋转起到一定的阻尼作用，故很难准确的计算；但抛物面形状的油面是一定的。为了形成润滑油的循环，同时为了润滑油得到充分的冷却，在油冷却器顶部设置了稳油板及中间部分设置了隔油板。稳油板的作用是压低旋转抛物面顶部高度进而造成了油体的内部压力，使油沿外圈向中间流动；隔油板的作用是隔断热油直接下落，在离心力的作用下热油通过冷却后经向外圈顶部流动。

通过上述分析，当机组旋转后，油的维环路线为油在内部压力的作用下由外圈向中间流动，经推力瓦的间隙进入推力头的内腔与挡油桶之间；然后分两路一路经推力瓦上面，在旋转带动下甩下外围，一路经推力头上与导轴承对应部位的出油孔进入导轴承，最后落到旋转油面的中间空腔部位；在旋转离心力的作用下流向油室外围。在机组的旋转状态下润滑油就是这样周而复始的维环着。

4 解决措施

从油路的维环原理分析，有大量油雾，证明油的旋转速度过高，由各种零部件过分搅动所致；有油从挡油套内腔落下，证明油的旋转过快、油体内压力过高，致使大量的润滑油进入到推力头挡油套筒之间，而这部分油又不能得到充分的排放所致(经出油孔)。

原因找到，由于目前处于丰水季节，电站在开机时加足润滑油(开机时速度较低，旋转抛物面顶部高度不够，稳油板不能产生内部压力，只能加大油量)就可大胆运行。既然甩油，证明正常运行时导轴承不缺油，而推力轴承浸在油内，当甩油到一定时间，油的体积减少到一定程度后就不甩了，待枯水季节时再对上机架进行处理。

2015年10月枯水季节，将上机架拉回公司，进行如下措施处理：

(1)因为油的旋转速度过快，所以想法降低油的转速，于是在油室内安装2个阻尼板(见图1)。

图1阻尼板形状示意

(2)油从挡油套筒甩出，应是2个原因造成，即油的旋转过快和进入推力头内腔油量过大；而又不能经出油孔有效排出。油的旋转问题通过第一步措施已解决，这虽然降低了油的维环量，但由于只能定性分析不能定量计算，为安全起见只能增大油的出油效果，才能确保安全。于是在推力头原排油孔的上方导瓦覆盖部位又新钻了1圈排油孔(见图2)。

图2改造前后的推力头

经过上述两步措施的改造，电站重新装机后，经运行证明效果非常理想，彻底解决了甩油的问题，轴承温度一直稳定在45 ℃左右(见图3)。

图3改造后的上机架示意

5 结 语

在解决电站的问题时，一切方案的制定一定要以理论为基础，只有这样才能做到有的放矢、对症下药，起到事半功倍的效果。