洪江水电厂组合轴承油气密封装置改造与应用

杨长乐

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 410004）

洪江水电厂组合轴承油气密封装置改造与应用

杨长乐

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 410004）

摘要：洪江水电厂机组2003年投运以来，组合轴承油气密封漏油问题一直比较突出，油污形成油雾吸附在磁极及定子绕组表面，导致绕组间绝缘降低，严重威胁机组安全运行，2008年已完成全部机组油气密封改造，经过5年的运行观察，油气密封改造后密封良好，达到预期效果。

关键词：灯泡贯流式发电机；组合轴承；油气密封

1　概述

洪江水电厂装机容量为6×45MW，设计水头20m，最大水头27m，系目前国内运行水头最高的灯泡贯流式水轮发电机组。机组2003年投运以来，发电机风洞油污较为严重，油污的来源为组合轴承上游侧油气密封漏油，该油气密封漏油现象在其他同类型机组中也普遍存在，漏油在机组运行中形成油雾吸附在转子磁极、定子绕组表面，导致磁极、定子绕组间绝缘降低，严重威胁机组安全运行。

2　结构及现状

2.1油气密封结构简介

改造前油气密封结构如图1所示。

图1　改造前油气密封结构图

如改造前油气密封装配图所示，环板及环氧板固定在轴承支架上，环板与主轴总间隙不大于0.40mm，环氧板与主轴间隙2.0mm，R型密封通过夹具环抱于主轴法兰并与主轴一起旋转，其“R”边紧贴环板密封油气，部分油气透过“R”型密封后凝结成油滴，在环板底部经4mm排油孔排入组合轴承排油管。

2.2现状

通过多次解体组合轴承上游侧油气密封，发现主要问题如下：

（1）环板与主轴法兰的间隙过大，最大达1.20 mm；

（2）箍紧“R”型密封的夹具较松，“R”型密封边与环板间存在间隙；

（3）环板安装后梳齿密封底部收集的积油向外流出进入风洞。

2.3漏油原因分析

（1）箍紧“R”型密封的夹具安装时由人工拉紧锁固，主轴法兰直径为1 540mm，人力无法确保其紧度可靠，在机组运行过程中“R”型密封产生移位导致密封失效；

（2）环板与主轴法兰的间隙过大（允许总间隙不超过0.40mm，而实际测量最大间隙达1.20mm），导致环板梳齿密封的密封效果变差，达不到密封要求；

（3）环板安装后其底部梳齿密封平面上外低内高，梳齿密封收集的透平油无法向内侧流入排油孔，集油外流进入风洞。

3　处理思路

（1）定制“R”型密封专用夹具，采用螺纹方式锁紧，长度为5 050mm，螺纹调节长度300mm；

（2）在环板底部梳齿合金部位由外侧第二环开始手动加工一宽6mm“U”型槽，使梳齿密封收集的透平油在底部顺利流入排油孔；

（3）在环板外侧圆周上配钻M10螺栓孔并攻丝，加工一圆形法兰压板，在法兰压板与环板间安装自补偿耐磨密封。

4　施工工艺过程

4.1环板拆卸

（1）用专用强力胶带将转子磁轭通风槽粘贴牢固，然后用大块白布平铺在转子支臂肋板间，根据肋板宽度裁剪合适长度和宽度的橡皮平铺在白布上，在下游侧定子下半部绕组上铺上白布防止零件及工具吊入定子绕组之间的缝隙内；

（2）测量并记录环板间隙（X、Y4点），做好标记后拆卸环板分瓣组合螺栓，用白布包好放于风洞外指定地点，拆卸下半部环板与轴承支架连接螺栓，4人托住向上游侧移动至完全与轴承支架脱开后将环板抬出风洞放在平台上，采用同样的方法拆卸上部环板。

4.2圆环法兰加工

圆环法兰结构如图2所示。

图2　圆形法兰结构图

圆环法兰制作在机械加工厂完成，共分4瓣，圆度差不得大于2.0mm，整圆应平整，现场安装时与环板配钻8.5mm×32通孔后再扩孔至12mm。

4.3环板处理

（1）将制作好的圆环法兰对正位置后点焊在环板上，与环板一起配钻孔，环板螺栓底孔直径=10-1.0× 1.5=8.5mm,深=15＋0.7×10=22mm(攻螺丝深15 mm），孔配钻完成后，磨除压环焊点，进行环板螺孔攻丝，为了螺纹质量，每个螺孔必须进行头攻、二攻处理；

（2）在下瓣环板梳齿密封正底部，由外侧第二环开始采用角向砂轮机手动加工一宽6mm“U”型槽直至内侧排油槽，“U”形槽应由外向内逐步加深，便于梳齿密封收集的透平油在底部顺利流入排油孔。

4.4油气密封安装

改造后的油气密封装置图3所示：

图3　改造后的油气密封装置

（1）“R”型密封及夹具更换

拆除原“R”型密封及夹具，将主轴法兰清扫干净，根据法兰尺寸截取适当长度的新“R”型密封，用495瞬间粘接剂将密封接头粘接牢固，调整“R”型密封到达安装位置，并确保其密封部位有2mm左右压缩余量后锁紧专用夹具调节螺栓。

（2）环板安装

将主轴及轴承支架与环板法兰连接清扫干净，然后把下瓣环板抬入风洞到达安装位置后由4人托起使环板紧贴主轴，对正标记后带上所有固定螺栓，同样将上瓣环板抬入风洞，用腊旗绳将环板吊起绕至主轴正上方并落在主轴上，对正标记后带入所有连接螺栓，先紧固分瓣组合螺栓，环板组合缝应平整无错牙，测量调整环板与主轴间隙均匀后对称均匀紧固螺栓，安装时螺栓应涂螺纹锁固胶防止机组运行时螺栓松动。

（3）圆环法兰及密封安装

按圆环法兰的实际尺寸剪裁适当长度和宽度的优质弹性自补偿密封，并根据圆环法兰螺孔的位置在密封上打孔，然后将密封固定在圆环法兰上，与环板对正标记后拧紧所有连接螺栓，安装时螺栓应涂螺纹锁固胶防止机组运行时螺栓松动，检查弹性自补偿密封应紧贴主轴无间隙，否则进行调整。

4.5清扫验收

油气密封安装完成后，拆除所有保护措施，再进行风洞卫生清扫、检查和验收，开机运行检查油气密封的改造效果。

5　结束语

洪江水电厂组合轴承油气密封漏油问题一直比较突出，进行自补偿结构的密封装置改造后密封效果良好，且操作简单、经济适用，为解决同类机组组合轴承油气密封漏油问题提供了新的思路。

参考文献：

[1]洪江水电厂水轮机说明书[Z].

[2]GB8564-2003水轮发电机组安装技术规范[S].

中图分类号：TK730.3+25

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）08-0011-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.004

收稿日期：2015-05-04

作者简介：杨长乐（1972-），男，工程师，从事水电厂机械设备检修工作。