发电机下导轴承内挡油管的改造

李 璞

(广东省粤电集团天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州 兴义 562400)

1 概述

某电站为引水式水电站，装机容量4×300 MW，设计水头 111.00 m，额定转速 136.4 r/m in。其水轮机型号为HLA 630—LJ—577.5；发电机采用立式三相同步半伞式发电机，型号为SF300—44/12440，具有自激并励可控硅静止励磁系统和全封闭双路径向自循环空气冷却系统。

整台机组采用上导、下导、水导及推力4道轴承。发电机转子下方设置1道推力轴承，装在发电机下机架上；转子上方设置1道上导轴承，装在发电机上机架中心体内；转子下方设置1道下导轴承，装在发电机下机架中心体内；水轮机中设置1道水导轴承。其中， 推力瓦为弹性金属塑料瓦结构，上导瓦、下导瓦为分块瓦结构，水导瓦为筒式瓦结构。

该电站4台水轮发电机组自1998年12月投产以来，发电机下导轴承一直存在严重的甩油问题(此缺陷也是很多已投产老电厂的共性问题)，是困扰该电站多年的机组安全隐患。经在机组下部加装防甩油装置进行改造治理(在挡油管下部的大轴上加装甩油环和接油盆，将甩出的油集中到接油盆，定期或利用每年机组小修机会将油排走)后，问题仍未彻底解决。发电机下导轴承甩油不仅严重污染水车室运行环境，造成资源浪费，污染下游用水；还会导致油位降低，引起轴瓦温度升高，严重时会导致烧瓦。因此，在机组的整个运行过程中必须定期补油，以保证下导轴承始终在正常油位。

经分析研究，2014年底3号机组A修时，对发电机下导轴承内挡油管和油路循环方式进行了技术改造，消除了下导轴承甩油的缺陷。

2 下导轴承甩油原因分析

2.1 主要原因

发电机下导轴承甩油的主要原因是原挡油管为分瓣结构。当机组运行时，分瓣挡油管的合缝板阻挡了油流旋转，造成油流面局部升高，进而导致机组在运行初期甩油非常严重。此后，对分瓣挡油管的合缝板进行围挡，以削弱挡油管合缝板的阻油影响，但由于围挡与挡油管中间部位安装时存在一定空档，效果不明显。此外，由于挡油管与下机架存在止口定位，下机架与轴线的不同心直接导致挡油管与轴线不同心，且无法对挡油管进行同心调整，加剧了挡油管与轴领间的偏心泵效应，直接造成下导轴承甩油。

2.2 次要原因

下导轴承润滑油经过轴领下端泵孔后，进入导瓦室，参与轴承润滑；然后通过座圈上的连通孔进入冷却器室，经冷却器冷却后，再次流回泵孔，完成一次循环。在机组运转时，可能出现冷却器室回油不畅的现象，导致瓦室液面升高。当瓦室液面高于轴领上部的均压孔时，油经过均压孔倒灌入挡油管侧，出现下导轴承甩油问题。

3 改造过程

3.1 改造方案

由于原挡油管结构的限制，无法在原档油管的基础上进行改造，实现新结构的设计理念，因此需设计制造新挡油管。新挡油管设计方案如下。

（1） 挡油管仍为分两瓣结构。

（2） 在挡油管上部设挡油桶，挡油管覆盖分瓣挡油管合缝板，以消除挡油管合缝板因机组运行滑转子旋转引起的油流阻堵和油面上升。

（3） 将下导挡油管改为螺旋形双层挡油管，并在挡油管圆周方向设油流导向铝合金板条，其倾斜方向与油流方向相反。当机组运行时，挡油管与轴领间的油在流动过程中会受到向下的作用力，可有效阻止挡油管与轴领间油面的上升，从而保证油不会从挡油管溢出。

（4） 挡油管与油面相对高度计算。挡油管与液面的相对高度系数K的计算公式为：K=(h/nrb)×105。

其中，h为挡油管口至液面的高度，mm；r为发电机下导轴领的半径，mm；b为挡油管与轴领的单边间隙，mm；n为额定转速，r/m in。在结构设计时K应该大于1.3。

从上述公式可以看出，挡油管与轴领之间的间隙b对密封效果影响明显，间隙越小，密封效果越好。现设b=2 mm，取h=44.5 mm，发电机下导轴领内径 Φ=1 810 mm，则r=1 810/2=905 mm，n=136.4 r/m in，根据公式可计算出K=18，远大于规范值1.3。同时，轴领与发电机大轴为一体结构，具有较高的同轴度，故2 mm的安装间隙可以满足机组安全运行要求。

(5) 在位于各导瓦之间的座圈上用万向钻加工Φ35排油孔32个，高程设置在下导瓦中心线附近。

(6) 测量挡油管外圆与轴领内圆的间隙，间隙测量孔由4个改为8个，按圆周均布。

(7) 在挡油管下油盘内圆侧下平面设置调整挡油管与轴同心度的顶丝结构。

(8) 将24个泵油孔堵塞12个(每间隔1个堵1 个)。

(9) 挡油管与下机架间不设定位止口，以方便调整挡油管与轴线的同心度。

(10) 挡油管在制造厂完成整体加工，现场无需进行焊接和其他加工工作。

(11) 在油槽盖上开通气孔，并加装气窗，以避免出现冷却器室憋气问题。另外，将绝缘垫板与轴领之间的间隙调大为3-5 mm，并在机组运行时注意观测瓦温度。

3.2 制造加工要求

(1) 设备制造应保证挡油管与把合固定孔确定的轴线的同心度要求。

(2) 设备制造应保证挡油管与挡油管的把合法兰的垂直度要求。

(3) 挡油管焊接件应进行退火处理，以防止工件因焊接应力释放而变形。

(4) 工件运输应采取必要的防变形措施。

3.3 安装要求

(1) 挡油管安装前应进行尺寸检查，检查合格后方可安装。

(2) 工地安装应采用导向杆定位，均匀提升，以保证挡油管的安装位置正确。

(3) 挡油管同心度调整，应利用挡油管底法兰上设的测量间隙孔，调整挡油管与轴领间的间隙(2 mm)均匀。

(4) 挡油管分两瓣，瓣间间隙应用密封胶填充，以避免间隙存在。

(5) 由于挡油管尺寸的限制，挡油管更换需在机组A修时实施。

4 结束语

发电机下导轴承甩油缺陷，是许多已建老水电厂(混流式机组)的共性问题。2014年底，3号机组A修时，对发电机下导轴承内挡油管和油路循环方式进行了改造。通过上述改造，该电站彻底消除了3号机下导轴承甩油缺陷，机组轴瓦温度正常，振、摆值均优于国家标准，机组运行安全稳定。