浅谈大型水轮发电机组推力油槽甩油原因分析与处理

周福泉

摘 要：大型水轮发电机组的推力油槽出现甩油现象会给外界造成严重污染，同时也会降低发电机的运行效率。本文通过分析大型水轮发电机组推力油槽甩油的原因，进一步分析了大型水轮发电机组推力油槽甩油处理手段。

关键词：发电机组;甩油问题;处理手段

一、大型水轮发电机组甩油情况

本文研究的大型水轮发电机组由于设计、制造工艺以及长期运行老化等方面的不足，导致出现了内外甩油的问题，不仅对环境以及机组都造成了严重污染，同时也使得发电机的绝缘层老化更为严重，不利于发电机组的稳定运行。本次研究的发电机组内外甩油问题主要出现在三个部位，一是水车室部位，水车室的油槽盖板上出现较为严重的积油现象，同时其下机架的底部也存在着油渍，其机坑里侧的内壁上同样具有油污;二是推力层部位，其推力层的风洞壁上存在着包裹性油污，同时，推力头部位以及下机架部位同样存在大量油污，推力油槽盖板上是油污最为严重的部位;三是发电机的定子和转子线圈部位，其线圈的上下两端都存在油污，且油污较厚，尤其是线圈绝缘层靠近中间的部位受到油污侵染颜色较深，且绝缘层部位较脆，韧性下降[1]。

二、大型水轮发电机组推力油槽甩油的原因

1.内甩油的原因分析

很多大型水轮发电机组在使用年限较长后，其推力油槽都会出现内甩油问题，该项故障问题会使得整个发电机组的运行性能受到影响，导致检修成本上升，同时也会造成一定的环境污染，而究其油槽内甩油的根本原因主要有两个方面，一方面是油槽的结构不完善导致其出现内甩油现象，本次研究的原水轮发电机组的油槽内挡油圈为开放式结构，其中推力头的内壁与挡油圈之间的空隙距离约为88毫米，而挡油圈与主轴之间的距离约为115毫米，其推力头到挡油圈上部分位置的距离约为265毫米，油槽高出静止时的油面185毫米左右，由这些参数数据可知，这种结果的挡油圈与其他部位之间具有较大缝隙，而距离静止油面的距离却较小，因而很容易导致内部形成负压，油面在其作用下会升高，进而出现内甩油现象。另一方面是发电机制造和安装原因导致出现甩油现象，在具体制造安装时，由于工艺的不完善导致挡油圈和主轴之间，或是与推头的内壁之间产生偏差，主要是偏离中心位置，造成油环不均匀，进而出现内甩油的问题。

2.外甩油的原因分析

发电机的透平油是能够吸收一定水分和空气的，因而在整个水轮发电机组运行的过程中，其油温在逐渐升高时，在透平油冷态时溶于其中的空气和水分会开始汽化，在汽化过程中也会将一部分油带出，汽化后的混合物为油雾，造成外甩油现象。同时，发电机组在运作时，其外壁粘附着的静止油会在推力头和镜板的作用下向外飞溅，从油槽板的缝隙之间甩出。另外，机组运行时还会导致其内部轴承的温度上升，内部形成内压，导致油和空气的体积膨胀，油雾也会通过油槽盖板的缝隙甩出。

三、大型水轮发电机组推力油槽甩油处理手段

根据对大型水轮发电机组推力油槽甩油的原因分析可知，其机组运行、结构尺寸等方面都存在着不足，因而针对于这些根本原因对大型水轮发电机组进行优化改造，再结合同类型水轮发电机组甩油问题优化处理的经验，对大型水轮发电机组进行改造，有效处理其推力油槽甩油的故障问题。

1.内甩油问题的处理

根据内甩油现象出现的根本原因对该问题处理，主要是从结构上进行改造。例如，对挡油圈的高度规格进行完善，可使用厚钢板垫装加高，本次改造使用的厚钢板厚度为6毫米，将钢板卷起形成一个圆锥形的筒状，然后将该结构直接焊装在挡油圈的上部位置上，在改造完成后还要对改造后的挡油圈高度进行精准测量，确保其达到改造要求，对挡油圈加高能够有效完善挡油圈高出油面距离偏小的缺陷，也可以降低油面升高外泄的可能性。另外，原有发电机的结构中挡油圈与推力头之间的缝隙问题可以按照疏通法原理进行解决，因而能够进一步简化检修流程，再加上转动部件存在着中心偏差，因而油泵的压力会受到影响造成脉动值较小的现象，也不需要再添加副挡油圈，针对于存在的油雾外泄问题，还可以安装接油盆进行处理，接油盆结构中的甩油环与转子之间连接固定，当转子转动时，甩油环也可一起转动，而这时若有油滴落下就会直接通过旋转力甩入到座圈当中，而接油盆中的回油装置则是负责回油并排油的工作，一般采用定期排油的方式[2]。

2.外甩油问题的处理

针对于外甩油问题产生的原因，可直接对油槽大盖结构进行改进，将原有的油槽盖改装成耐压式接触密封盖，改进后的密封蓋结构主要包括铝合金座圈、接触齿、主轴以及油雾过滤呼吸器，该结构主要两种关键技术来实现防甩油功能。例如，其接触齿结构具有着多项功能，比方说限位功能，其主要通过限位装置限制了接触齿的供给数量，能够有效降低接触齿与转轴之间不必要的摩擦，延长接触齿的使用寿命，同时还能够保证转轴与接触齿接触时没有丝毫缝隙;多等分功能也是接触齿的一项功能，其主要原理是将接触齿分为若干部分，每一部分都是相等的，其划分主要按照圆周方向，在径向上，每一个部分都能够前进或是后退，具有较高的灵活性，因而对接触齿的追踪可根据轴的位移来判断，确保接油盆设备的运行始终稳定，另外，接触齿还具有补偿推后功能以及与转轴接触部分材料的功能，另一关键技术则是密封盖的油雾过滤呼吸器能够进一步平衡油槽内的压力，对于防止油雾散出有着很重要的作用。

四、应用实例分析

为了更好的了解大型水轮发电机组推力油槽甩油及其处理方法，在本次研究中，本文将结合某水电工程项目的实际情况，详细阐述了推力油槽甩油的原因以及处理方法等。

1.案例背景介绍

某水电站建成后的厂房内装有三台单机容量45MW的立轴混流半伞式水轮发电机组，因为该输电站的建成时间较早，并为设备受到当时生产工艺以及制造水平的影响，自投入使用以来就出现了严重的脱离油槽内外甩油的问题，造成推力油槽上的盖板以及水导油槽盖板内存在大量的机油，这一情况严重污染了发电机定转子线圈以及机坑等，加快了相关设备的老化进程。

为了能够有效解决这个问题，实现水电站的安全生产，水电站管理单位在对机组推力油槽的内外现象进行分析后，开始寻找推力油槽甩油的新方法。

2.处理方法

（1）机组的改进

通过对机组进行改进，在机组安装期间考虑到挡油圈距离与相关组件的间隙较大而造成甩油问题，所以该项目中计划对原有挡油圈内部增设负挡油圈的方法解决该问题，所增加的副挡油圈可以有效避免因为原有挡油筒因为高度偏低而导致大量乙酉问题，可以有效避免甩油问题发生。

（2）查找油槽本体的泄漏点

为了能够进一步解决油槽泄漏问题，在该项目中根据推力油槽结构，采用透平油渗透法以及压缩空气检测等方法进行检测。其中在压缩空气捡漏期间，考虑到推力油槽的下方为密封墙体，则可以通过压缩空气的方法检查油槽底板上有无漏点情况。为实现该目标，选择在机架支撑的封闭腔内设置一个φ30的孔，并焊接钢管向墙体内注入空气，设置气压为0.6MPa，再在油槽内涂抹肥皂水检查有无漏点。在油槽注油检漏期间，需将推力油冷进排水管、温度计引线端盖、密闭腔体上方油槽采用直接注满透平油检漏，在机架外围及挡油桶内侧检查漏点。

在确定泄漏点之后，可将漏点缺陷焊缝清理干净，用碳弧气刨开坡口。之后做补焊以及泄漏点的打磨，去除飞溅以及焊瘤等物质。最后安装上文介绍的方法对漏点做第二次检测，直至完全合格。

3.效果评价

在按照上文介绍的方法处理泄漏点之后，改造后的机组投入的时间已经超过6个月，通过观察装置的甩油现象后，结果显示甩油问题无显著改善。比较改进前后的甩油情况后，发现水车室水导油槽上盖板的积油和下机架底部的油珠没有了，且用手触摸无任何油及其混合物，证明本次改造取得了预期效果。在本次改造中所使用的转换以及弥补材料等均新型材质，具有易于拆卸等优点，为进一步降低后期维护的检修难度降低基础。

五、结论

综上所述，大型水轮发电机组推力油槽甩油情况主要包括内甩油和外甩油两种类型，其中内甩油的主要原因是设计结构存在不足，以及制造安装存在偏差等，而外甩油的主要原因是内部油受到外部因素的影响而飞溅或汽化，进而导致出现甩油，这两种甩油问题的处理都需要根据其具体原因对发电机进行优化改造，比方说改造挡油圈高度以及油槽盖结构等。

参考文献：

[1]霍新新，武中德，范寿孝.水轮发電机推力轴承油槽防甩油措施[J].黑龙江电力，2020，42（06）：471-473.

[2]赵宇彤.棉花滩水电站机组推力轴承防油雾逸出装置的研究[D].长春工程学院，2020.