水轮发电机轴承防甩油设计和措施

张丽萍，张立明

(1.水利部农村电气化研究所，浙江 杭州 310012；2.杭州慧翔电液技术开发有限公司，浙江 杭州 310012)



水轮发电机轴承防甩油设计和措施

张丽萍1，张立明2

(1.水利部农村电气化研究所，浙江 杭州 310012；2.杭州慧翔电液技术开发有限公司，浙江 杭州 310012)

对国外项目中经常遇到的水轮发电机推力轴承甩油问题进行分析，并根据设计经验，提出根本上的预防措施，取得不错的效果。图3幅。

水轮发电机；轴承；防甩油设计；措施

1 轴承甩油危害性

水轮发电机推力轴承一般采用汽轮机油润滑。对推力轴承而言，影响润滑性能的主要是油量和油形成的油膜，油膜厚度与润滑油动力粘度的平方根成正比，油膜内摩擦损耗与润滑油的动力粘度成正比，油槽内搅拌损耗与润滑油动力粘度的平方根成正比。

如果油槽经常发生甩油或油气进入空气冷区系统，会造成以下危害：

(1)容易造成污染。油槽甩油或油气进入冷却系统，会造成发电机磁极、磁轭和定子线棒的污染。油气或灰尘进入冷却系统沉积，会导致冷却效果变差。油污附着在绝缘层上，会加速其老化，影响绝缘性能，威胁发电机的寿命。

(2)长期甩油造成浪费。由于油位必须在合理位置，所以运行人员必须经常巡视油槽，不时添加，既浪费人力也浪费物力。

(3)地面积油。会给日常运行和设备维护人员带来不便，容易在处理缺陷时滑倒。

2 改进措施

为防止油雾和甩油，在设计时必须选择合理的挡油管高度。位于油槽油位以下的所有转动部件均增加稳油板，以防止润滑油在机组运行时的波动，减少油雾的产生和甩油，将搅动产生的损耗和甩油的可能性控制在一个很低的水平。

为防止油或油气进入发电机或空气冷却系统，在发电机的转动部分和静止部分之间，油槽都进行了很好地密封。

静止部分的密封有：推力轴承油槽有很多把合面，都需要密封。在轴向，所有在油面以下、用螺栓把合的结合面均采用O型密封圈密封；而在圆周方向，所有的分瓣面均采用胶水来密封。所有自动化元件的引线电缆出口均高于油面，以防止油通过线缆渗出油槽，并且出口的孔洞也将采用填充材料密封。管路与油槽的连接法兰采用O型密封圈密封。

转动部分的密封有：位于油槽油位以下的所有转动部件均增加稳油环，以减少油雾的产生和甩油。如下所示为位于推力头外圈、推力头和推力镜板内圈处的密封结构(见图1)。金属结构部件设计成可以阻止润滑油沿着推力头、推力镜板内壁爬升的结构，推力头外圈密封设计成允许空气进入油槽的结构。一旦油雾产生，来自下机架底部的密封空气和来自于通气孔由旋转产生的气流将把油雾限制在油槽上部的腔室内，然后再由排油雾装置将油雾吸出。允许压力空气进入的腔室将采用密封齿环密封，保证油雾无法由此溢出。

以下推荐2种有成熟运行经验的防止油气溢出的轴承密封方式，这2种方式均采用压力空气密封(见图2、图3)。

1：上稳油环；2：下堵气环；3：停机状态时的油位；4：运行油位

1：上密封腔；2：磁轭通风产生的密封空气进入上密封腔；3：磁轭通风产生的密封空气进入下密封腔；4：密封空气由轴承排出；5：密封空气进入轴承；6：经过通气孔和下密封腔的气流；7：空气/油雾被吸收；8：真空泵；9：油过滤器；10：洁净空气排出机坑；11：油回收

图2 轴承密封方案1

方案1中，根据运行需要，密封空气的进气量可通过阀门来调节。排油雾口沿着圆周布置4个。在下机架的底部，也有1个密封腔(即下密封腔)，它的工作方式与上密封腔相同。

方案2采用迷宫式密封，工作的方式与方案1的原理相同；压力空气的流向如图3所示，也与方案1的基本相同，只是在空气的消耗量上会有所区别。

上导轴承也可采用与组合轴承同样的防油雾和防甩油措施。为更好的防止油或油气溢出，可以采用厂房提供的压缩空气作为空气密封的气源以替代由磁轭通风产生的气源。

1：上密封腔；2：迷宫式密封；3：磁轭通风产生的密封空气；4：来自于下密封腔的密封空气；5：空气/油雾被吸收

图3 轴承密封方案2

3 结 论

从方案1和方案2的设计可以看出，防止甩油的关键在于密封，而密封怎么设计才能有效防止甩油可通过上述2个方案找到灵感。设计中保证压力空气流入，采用压力空气密封，结合阀门调节或迷宫式密封，很好地解决了轴承的密封问题。

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责任编辑 吴 昊

2014-12-04

张丽萍(1982-)，女，工程师，主要从事水电站设计及项目管理工作。E_mail:lpzhang@hrcshp.org