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解決立軸混流式機(jī)組水導(dǎo)軸承甩油問題的兩種方法

2010-11-10

作者：周曉慧　吳廷枝?。ê笔”？悼h馬橋二級水電站）
　　一、對水導(dǎo)軸承甩油原因的分析
　　馬橋二級水電站是一座徑流式電站，三臺機(jī)組均屬立軸混流式，其中1#機(jī)3000kw，型號是HL123－LJ—140；2#、3#機(jī)1250kw，型號是NL263－LJ－100。1981年3月正式并網(wǎng)運(yùn)行，到1983年開始出現(xiàn)主軸密封漏水量增加，引起水導(dǎo)軸承甩油。此后越來越嚴(yán)重，三臺機(jī)組都先后多次出現(xiàn)過甩油后未及時發(fā)覺，造成水導(dǎo)瓦燒壞的事故。1987年～1988年，甩油問題已成為電站運(yùn)行中的主要問題，每年甩油2×103－3×103kg。
　　究其原因：60年代至70年代機(jī)組的水導(dǎo)軸承（圖1）緊挨著主軸密封與轉(zhuǎn)輪，由軸頸、軸瓦、油盆等部件組成。軸領(lǐng)與主軸做成一體與轉(zhuǎn)輪一起旋轉(zhuǎn)，軸瓦固定在油盆內(nèi)，同油盆一起固定在頂蓋上，油盆的內(nèi)壁與大軸之間有一定的自由空間。正常運(yùn)行時，這個空間與大氣連通。一旦漲洪水時，水夾雜著大量的泥砂，從轉(zhuǎn)輪密封漏出，擠到密封塊與動環(huán)之間，加速其磨損，加大密封間隙，增大漏水量。當(dāng)漏水淹至油盆底時，這個空間就與大氣隔絕了。由于主軸的旋轉(zhuǎn)，此空間會形成負(fù)壓，產(chǎn)生一定的吸力，油盆的油在這個吸力的作用下，翻過內(nèi)壁擋油圈流到油盆外面去，即造成甩油。甩油后，伴隨著水導(dǎo)軸承干摩擦的噪音，機(jī)組擺度振動增大。由此看來，甩油的主要原因是主軸密封漏水量過大，超過正常的自排能力，引起水導(dǎo)軸承油盆底部的水位升高。

圖1　 60－70年代水輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1.軸頸；2.軸瓦；3.真空；4.擋油圈
　　解決甩油的方法除了在軸頸上方鉆孔，破壞油盆內(nèi)壁上端與主軸之間的負(fù)外壓（我站鉆孔后仍然甩油），還有兩個方法：即減少漏水量和加大排水量。
　　二、提高主軸密封的檢修工藝，減小漏水量
　　主軸密封是防止壓力水沿著主軸與固定部件之間的間隙進(jìn)入廠房的關(guān)鍵裝置。我站三臺機(jī)組均采用機(jī)械式尼龍端面密封，此裝置（如圖2）由動環(huán)、密封塊、托盤、引導(dǎo)柱、彈簧、橡皮圓條和支承座等組成。不銹鋼動環(huán)固定在主軸上，密封塊用壓環(huán)固定在托架上，密封塊是用聚四氯乙烯做成的分半密封圈。在托盤與支承座之間裝有六個彈簧，靠彈簧的壓緊力使密封塊緊貼著動環(huán)起密封作用。

圖2　機(jī)組密封裝置示意圖
1. 動環(huán)；2.密封塊；3.托盤；4.引導(dǎo)柱；5.彈簧；6.支承座；7.壓環(huán)；8.橡皮圓條
　　密封裝置的工作條件決定了它必然會有磨損，需要定期檢修。引起漏水量增加從而使檢修周期縮短的主要原因有以下三個方面：一是機(jī)組的振動與擺度過大；二是水內(nèi)夾雜泥砂較多，主軸密封磨損較快；三是主軸密封工件的質(zhì)量及檢修達(dá)不到工藝要求。在提高主軸密封的檢修水平上，我們通過實踐，摸索出了以卜幾點(diǎn)經(jīng)驗：
　　1．保證托盤下面的每一個彈簧彈力均勻，每次檢修都應(yīng)逐個檢查彈簧的彈力情況，對不合格的彈簧要更換以加大彈力。如果彈簧的壓緊力不均勻，密封塊容易出現(xiàn)偏卡偏磨，止水性能不穩(wěn)定。
 　　2．防止動環(huán)和密封塊的微量變形造成接觸面不密封。動環(huán)和密封塊在運(yùn)輸、保管的過程中受力受熱都可能變形。其工件在加工中也可能存在問題。對此，應(yīng)先將準(zhǔn)備安裝的密封塊和動環(huán)配合在一起，觀察其配合情況，并用塞尺測量其配合間隙，如果發(fā)現(xiàn)有局部變形應(yīng)進(jìn)行打磨，校正處理。
　　3．動環(huán)在安裝時，先用石墨粉或黃油涂在其內(nèi)圓二，然后緊箍在主軸上，再拆下來觀察其與主軸配合情況，如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)圓與主軸配合不好，可用砂紙或油石進(jìn)行處理，并要反復(fù)試裝直到合格。
　　4．在安裝時，密封塊接頭處應(yīng)無間隙，固定密封塊的壓環(huán)保持四周壓力均勻，螺絲無滑扣、卡死、不到位等現(xiàn)象，以保證密封塊在工作時不出現(xiàn)移位。
　　5．蟬簧引導(dǎo)柱上的定位螺母要留出3～5mm的調(diào)整間隙，以便密封塊磨損后起軸向調(diào)節(jié)作用。
　　6．保證托盤與支承座連接處的橡皮條直徑合適，沒有老化現(xiàn)象，接頭牢固。橡皮條的直徑太小起不到止水作用，直徑太大會把托盤卡死，使彈簧失去作用。老化了的橡皮圓條磨損快，受力易折斷。
　　7．對安裝后的主軸密封應(yīng)進(jìn)行整體測試。先用塞尺測量動環(huán)與密封塊之間的間隙是否符合要求。在托盤四周多處加力看彈簧上下運(yùn)動是否自如，測量其密封間隙。若出現(xiàn)卡死現(xiàn)象或間隙發(fā)生明顯變化，均應(yīng)重新調(diào)整，直到合格后方可回裝。
　　三、利用尾水真空的吸力抽水，加大排水量
　　隨著運(yùn)行時間的推移，密封裝置的漏水量逐漸增大，利用尾水真空抽水可延長檢修周期2－3個月。
　　混流式水輪機(jī)在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)輪出口和尾水管進(jìn)口處產(chǎn)生低壓渦帶，為防止空腔氣蝕，配有一套尾水真空補(bǔ)氣裝置，即在屬水管進(jìn)口處設(shè)置十字架補(bǔ)氣管，總管通過尾水管壁接出外面，由補(bǔ)氣閥控制補(bǔ)氣量。我們就利用機(jī)組在運(yùn)行時本身所產(chǎn)生的吸力排出主軸密封的漏水。
　　首先，我們在補(bǔ)氣管上加橡皮管直接插入主軸密封旁，用補(bǔ)氣閥調(diào)節(jié)抽水量的大小。
　　改造后運(yùn)行了一段時間，我們又綜合分析運(yùn)行情況，認(rèn)為機(jī)組的漏水量與運(yùn)行工況有關(guān)。一般檢修后1－2個月內(nèi)機(jī)組自流排水能夠滿足運(yùn)行要求。在檢修后第3—5個月漏水量逐漸加大，需要加大排水量。L#機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝高程低，尾水真空小，漏水量大。而2#、3#機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝高程較高，真空值一般在2×104 －4×104Pa范圍內(nèi)，運(yùn)行中有部分吸力被浪費(fèi)。這樣，我們將三臺機(jī)組的尾水真空補(bǔ)氣裝置連通起來，從而加大了排水量，保證了各臺機(jī)組水導(dǎo)軸承不再甩油。
　　這套裝置延長了主軸密封檢修周期（現(xiàn)在主軸密封的檢修周期一般是6—8個月，Z長可達(dá)14個月），還減少了集水井水泵抽水的工作量，保持了水輪機(jī)房工作現(xiàn)場的整潔。