許凱文+劉恩喆

（南昌工程學(xué)院 江西 南昌 330099）

摘 要：潤(rùn)滑油系統(tǒng)是水電站水輪發(fā)電機(jī)組重要組成部分，機(jī)組軸承需用油來(lái)潤(rùn)滑和散熱因此其都裝在油槽內(nèi)，用供油管道和排油管將這些油槽連接起來(lái)并在需要部位設(shè)置自動(dòng)化元件和控制閥門(mén)，一起構(gòu)成潤(rùn)滑油系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)一種呼吸裝置，以解決軸承與大軸存在間隙，停機(jī)后潤(rùn)滑油管路潤(rùn)滑油排空，空氣吸入油系統(tǒng)，形成油氣混合的問(wèn)題，防止事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：水電站；油潤(rùn)滑系統(tǒng)；油呼吸裝置

0引言

柴家峽水電站位于蘭州西固區(qū)梁家灣黃河段干流，是黃河干流龍羊峽———青銅峽河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)規(guī)劃的第18個(gè)梯級(jí)，上距八盤(pán)峽水電站17.7公里，距蘭州市31公里。柴家峽電站以發(fā)電為主，電站裝機(jī)四臺(tái)，單機(jī)容量24MW，總裝機(jī)容量為96MW，年發(fā)電量可達(dá)到4.91億千瓦時(shí)。柴家峽水電站建成后，平均年發(fā)電量4.91億千瓦時(shí)，對(duì)緩解蘭州城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)用電緊張的形勢(shì)、改善周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境將起到重要的促進(jìn)作用。

1.水電站油系統(tǒng)的組成和作用

1.1潤(rùn)滑油系統(tǒng)

1.1.1組成：水輪發(fā)電機(jī)組由推力軸承，上導(dǎo)軸承，下導(dǎo)軸承。這些軸承（除部分軸承用水潤(rùn)滑外）是用油來(lái)潤(rùn)滑和散熱的因此這些軸承都裝在油槽內(nèi)。根據(jù)機(jī)組形式的不同，軸承的結(jié)構(gòu)也不同。懸式小型機(jī)組的推力軸承和上導(dǎo)軸承大多共用一個(gè)油槽；大型機(jī)組的推力軸承和上導(dǎo)軸承用的油槽是分設(shè)的；傘式機(jī)組推力軸承和下導(dǎo)軸承大多共用一個(gè)油槽；其他也有推力軸承，上導(dǎo)軸承，下導(dǎo)軸承，水導(dǎo)軸承各設(shè)一個(gè)油槽的。用供油管道和排油管道將這些油槽連接起來(lái)。并在需要的部位設(shè)置自動(dòng)化元件和控制閥門(mén)，這樣構(gòu)成的整個(gè)回路稱為潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

1.1.2作用：

1）潤(rùn)滑，機(jī)組在運(yùn)行中，軸頸與軸瓦或推力軸瓦與鏡板接觸的兩個(gè)金屬表面間，因摩擦?xí)馆S承發(fā)熱損壞，甚至不能運(yùn)行。為了減少因這種固體摩擦所造成的不良情況，在軸與軸瓦間應(yīng)建立一層油膜。因油有相當(dāng)大的附著力，能夠附在固體表面上，使其油固體的摩擦變?yōu)橐后w的摩擦，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性延長(zhǎng)石油壽命，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

2）散熱。油在軸承中，不僅減少了金屬間的摩擦，而且還減少了由于摩擦而產(chǎn)生的熱量。在機(jī)組的軸承油槽中設(shè)有油的循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)油的循環(huán)把摩擦產(chǎn)生的熱量傳給冷卻器，再由冷卻器中的水把熱量帶走，使軸瓦能經(jīng)常地保持在允許的溫度下運(yùn)行。

1.2壓力油系統(tǒng)

1.2.1組成：壓力油系統(tǒng)主要包括調(diào)速器油壓裝置系統(tǒng)、快速閥門(mén)或主閥壓力油系統(tǒng)、高壓減載裝置壓力油系統(tǒng)。

1. 2.2作用。壓力油系統(tǒng)的主要作用是傳遞能量。由于油的壓縮性極小，操作穩(wěn)定、可靠，在傳遞能量的過(guò)程中壓力損失小，因此，水電廠常用它來(lái)作為傳力的介質(zhì)。把油加壓后，用來(lái)開(kāi)閉快速閥門(mén)（或主閥）和進(jìn)行機(jī)組的啟、停機(jī)操作等。在調(diào)速系統(tǒng)中，油用來(lái)控制配壓閥、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器活塞的位置。另外，有還可以用來(lái)操作其他的一些輔助設(shè)備。

2臥軸機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)的運(yùn)行

圖1 臥軸機(jī)組推力軸承的潤(rùn)滑油系統(tǒng)

臥軸機(jī)組軸承潤(rùn)滑油，一般由安裝在與機(jī)組軸線有一定高差的高位油箱采用自留方式向機(jī)組軸承供油。圖1所示的推力軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)，由設(shè)在15m高的高位油箱供油，油流經(jīng)推力軸承后回到3m高程回油箱，并經(jīng)冷卻后經(jīng)過(guò)回油箱上的兩臺(tái)油泵打回到供油箱。如此往復(fù)向推力軸承供油各軸承的回油管上均裝有示流信號(hào)器，當(dāng)潤(rùn)滑油量小于設(shè)計(jì)對(duì)的整定值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。推力軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)采用高位油箱自流供油的方式，在機(jī)組較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)狀態(tài)下，高位油箱仍有存油，故在較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后重新啟動(dòng)將更迅速，并能保證軸承潤(rùn)滑油油壓穩(wěn)定、供油量充足。

推力軸承的潤(rùn)滑油系統(tǒng)的高位油箱和低位油箱分別裝有液位信號(hào)器1SL、2SL和溫度信號(hào)器1ST、2ST，其觸點(diǎn)動(dòng)作，1SL有4個(gè)觸點(diǎn)分別用于發(fā)高位油箱油位過(guò)低、高位油箱油位低、高位油箱油位正常和高位油箱油位高信號(hào)，2SL有兩個(gè)觸點(diǎn)分別用于發(fā)回油箱油位過(guò)低和回油箱油位高信號(hào)。由1STA溫度信號(hào)器控制加熱器的投入與退出。當(dāng)高位油箱油溫低于5攝氏度時(shí)，加熱器投入，對(duì)高位油箱內(nèi)的油加熱，當(dāng)油溫到達(dá)15攝氏度時(shí)，加熱器停止加熱。在回油箱內(nèi)裝有冷卻器，由2STA溫度信號(hào)器控制 1YVD電磁配壓閥的啟動(dòng)與退出，從而達(dá)到控制冷卻水的投入與退出的目的。當(dāng)回油箱內(nèi)的溫度高于20攝氏度時(shí)，1YVD電磁配壓閥失磁，冷卻水退出。

3原先存在的問(wèn)題

運(yùn)行中的貫流式水輪機(jī)臥室分布，水輪機(jī)導(dǎo)軸承采用油潤(rùn)滑，水輪機(jī)導(dǎo)軸承潤(rùn)滑供油管路比較復(fù)雜，由于軸承與大軸存在間隙，停機(jī)后潤(rùn)滑油管路潤(rùn)滑油排空，空氣吸入油系統(tǒng)，形成油氣混合。在下一次開(kāi)機(jī)到穩(wěn)定的過(guò)渡過(guò)程中，常常以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、易造成水輪機(jī)導(dǎo)軸承潤(rùn)滑油泄漏，使?jié)櫥蛽p失較大。

2、漏油易引起廠內(nèi)水源污染。

3、供油不穩(wěn)定，造成大軸振動(dòng)加大。

4、開(kāi)機(jī)后由于漏油易造成再次停機(jī)。

4、潤(rùn)滑油系統(tǒng)加裝呼裝置

圖2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)加裝呼裝置結(jié)構(gòu)示意圖

4.1概述：該裝置包括機(jī)組，所述機(jī)組的大軸外連接有軸瓦，軸瓦的上下兩端分別通過(guò)供油管路連接重力油箱和軸承油箱 ；所述軸瓦與重力油箱之間的供油管路呈“U”字形，且“U”字形的底部連接呼吸管。

如上圖所示包括軸承油箱1、油泵2、單向閥3、機(jī)組4、呼吸管5、重力油箱6、供油管路7、軸瓦8、大軸9，所述機(jī)組4的大軸9外連接有軸瓦8，軸瓦8的上下兩端分別通過(guò)供油管路7連接重力油箱6和軸承油箱1，而重力油箱6和軸承油箱1之間設(shè)有油泵2和單向閥3，通過(guò)油泵2將軸承油箱1內(nèi)的潤(rùn)滑油抽入重力油箱6內(nèi)，重力油箱6內(nèi)的潤(rùn)滑油在重力的作用下進(jìn)入到大軸9和軸瓦8之間的空隙內(nèi)，從而完成潤(rùn)滑作用；所述軸瓦8與重力油箱6之間的供油管路7呈“U”字形，且“U”字形的底部連接呼吸管5，通過(guò)呼吸管5可以對(duì)軸瓦8內(nèi)的空氣進(jìn)行排出。

4.2改進(jìn)方法：

上述機(jī)組的大軸外連接有軸瓦，軸瓦8與重力油箱6之間“U”字形供油管路7的底部加裝呼吸管5，軸瓦的上下兩端分別通過(guò)供油管路連接重力油箱和軸承油箱 軸瓦與重力油箱之間“U”字形供油管路的底部加裝呼吸管，使開(kāi)機(jī)過(guò)程中空氣存在排氣通道，而不會(huì)從軸瓦間隙擠出，有效的解決了漏油的問(wèn)題，增加水輪機(jī)組開(kāi)機(jī)的成功率，大軸振動(dòng)減小。

4.3運(yùn)行原理

正常情況下大軸9在旋轉(zhuǎn)，大軸9與軸瓦8之間用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑并有一定的間隙，軸承油箱1的油通過(guò)油泵2抽到重力油箱6，由重力油箱6通過(guò)供油管路7路送到軸瓦8，停機(jī)后供油管路7排空，再一次開(kāi)機(jī)后期間的空氣只有通過(guò)大軸與軸瓦排氣，這樣就造成漏油，軸瓦8與重力油箱6之間“U”字形供油管路7的底部加裝呼吸管5，使開(kāi)機(jī)過(guò)程中空氣存在排氣通道，而不會(huì)從軸瓦間隙擠出，有效的解決了漏油的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本設(shè)計(jì)方案通過(guò)油呼吸裝置可以有效的解決開(kāi)機(jī)過(guò)程中空氣存在排氣通道，而不會(huì)從軸瓦間隙擠出，有效的解決了漏油的問(wèn)題 而且運(yùn)行方式更加靈活，達(dá)到預(yù)期效果。

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