山美水电站3号机组上导轴承旋转油槽盖板磨损毁坏原因分析及处理措施

山美水电站3号机组上导轴承旋转油槽盖板磨损毁坏原因分析及处理措施

黄万成

(泉州市金鸡拦河闸管理处，福建 泉州362000)

【摘要】本文通过分析泉州山美水电站3号机组上导轴承旋转油槽盖板在运行中发生磨损毁坏原因，提出了对上导轴承旋转油槽盖板进行结构改造的技术措施，取得了理想效果，可为类似结构机组的改造提供一个可借鉴的经验。

【关键词】水电站机组；磨损毁坏；原因分析；处理措施

中图分类号：TV734

Analysis of reasons for Shanmei Hydropower Station No.3 unit

bearing swivel upper oil drain pan cover plate abrasion

damage and handling measures

HUANG Wancheng

(QuanzhouJinjiSluiceManagementOffice,Quanzhou362000,China)

Abstract:In the paper, reasons for Shanmei Hydropower Station No. 3 unit bearing swivel upper oil drain pan cover plate abrasion damage during operation are analyzed, technical measures of structure transformation in upper guidance bearing swivel oil drain pan cover plate are proposed with ideal effect. It can provide experience for transforming similar structure units as reference.

Key words: hydropower station unit; abrasion damage; reason analysis; handling measures

1概述

泉州市山美水电站总装机63MW,共装有3台水轮发电机组，其中3号机组于1997年建成投产，机组出力30MW。机组形式为立轴混流式水轮发电机组，机组转速为166.70r/min。3号机上导轴承油槽盖板分为固定盖板和旋转盖板两部分，固定盖板由普通钢板加工而成，用螺栓固定在上机架上，钻铰圆锥销定位。旋转盖板材质为铸铝，用螺栓与推力头连接，运转时随推力头旋转。上导轴承油槽固定盖板与旋转盖板之间采用梳齿式密封方式(见图1)。

图1　上导轴承油槽密封盖板结构

2上导轴承旋转油槽盖板磨损毁坏故障发生过程

2010年5月27日上午8时25分左右，电站运行管理人员发现3号机上导轴承部位发出明显的机件摩擦声，并有浓烟冒出。经检查发现上导轴承油槽盖板旋转部件与固定部件发生摩擦并严重发热。检修人员立即进行检查，在吊起上导油槽盖板后，发现旋转盖板与固定盖板之间梳齿密封环有明显磨损，铝质密封梳齿部分破损断裂。由于摩擦发热铝质旋转盖板发生变形，无法恢复原状。经现场紧急处理，被迫削除旋转密封盖破损部分密封梳齿，安装复位，机组暂时恢复运行，但上导轴承甩油量明显加大，机组存在明显隐患。

3故障原因分析

3.1机组轴线偏移

在安装3号机组时，由于机组主轴联轴法兰面处理不当，轴线曲折度没有消除，致使推力头安装时与机组实际中心线偏离(见图2)。

图2　主轴曲折矫正后推力头位移示意图 A—推力头位置；B—法兰位置；C—水导轴承位置；A′—矫正后推力头位置；B′—矫正后法兰位置；C′—矫正后水导轴承位置；ΔA—矫正后推力头位移值

从图2可以看出，由于水导轴承位置固定，主轴曲折矫正后，推力头会产生一个位移量ΔA，经测量约为1.5mm。由于上导轴承油槽盖板安装是以推力头中心为基准的，因此也偏离机组中心线约1.5mm。3号机组大修时，采用在联轴法兰处加垫的方法进行矫正处理，主轴线曲折度基本消除，推力头回到机组中心线位置。但由于上导轴承油槽盖板在安装时偏离了机组实际中心，致使推力头中心回正后，盖板密封环间隙产生偏心，局部间隙偏小，最小处只有1.5mm。

3.2密封结构设计缺陷

a.密封结构不合理。3号机上导轴承油槽固定盖板与旋转盖板之间采用梳齿式密封方式，密封梳齿间径向间隙只有3mm，端面间隙也只有3mm。受机组安装质量，运行时机组振动、摆度等因素影响，密封间隙很容易发生偏移，造成局部密封间隙过小，严重时发生触碰。

b.旋转盖板强度不足。该密封形式采用旋转密封盖形式，而且密封盖是铸铝结构，强度不足，运行中在离心力作用下容易发生摆动变形，致使梳齿密封环旋转部分与固定部分发生局部摩擦，摩擦发热后使盖板发生变形，又进一步加剧摩擦，最后盖板严重发热，高温使油雾冒烟，迷宫环局部磨损毁坏造成故障。

4处理方法

4.1改造密封结构

由于梳齿式密封结构在运行中存在安全隐患，而且旋转密封盖已磨损毁坏不可恢复，经过分析研究，决定对上导轴承油槽密封结构进行改造，改成固定迷宫的密封结构(见图3)。固定迷宫结构由固定迷宫环和旋转密封环组成，结构简单。固定迷宫环固定在上机架上，旋转密封环外径与推力头相同，与推力头上端部相连。固定迷宫环和密封转环材质都为普通钢材，强度高，且转环与推力头同心，旋转半径小，运转时产生的摆度很小(经测量只有0.1mm)，解决了机组运行时密封间隙跑偏的问题。

图3　改造后的上导轴承油槽盖板结构

4.2迷宫密封间隙分配

根据调整后推力头的中心位置，重新调整固定密封环的中心位置，重新钻铰密封环与上机架的定位销，保证其与推力头(即机组轴线)同心，这样就保证了迷宫密封间隙分配均匀。

5结语

2010年，山美电站3号机组大修时，对上导轴承密封进行了技术改造，改造后密封效果良好，运行稳定，未再出现故障。改造后的迷宫式密封结构简单，拆装方便，为类似事故处理提供了成功的技术改造经验。

图8　消力池池尾断面流速分布