魏雪友
(廣東粵電楓樹壩發(fā)電公司,廣東 河源517300)
廣東粵電楓樹壩發(fā)電有限責(zé)任公司(原名楓樹壩水電廠)是一座以防洪、供水、灌溉為主并兼顧發(fā)電航運(yùn)的綜合利用的水利樞紐工程。水庫集雨面積5 150 km2,總庫容19.32 億m3,正常蓄水位166 m,相應(yīng)庫容15.35 億m3,死水位128 m,有效庫容12.5億m3,屬不完全年調(diào)節(jié)水庫。公司位于珠江流域東江上游,龍川縣境內(nèi)。工程于1970 年5 月動(dòng)工,廠房為壩內(nèi)式廠房,2 臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組于1973年12 月26 日和1974 年11 月29 日投產(chǎn),總裝機(jī)容量20 萬kW(2×100 MW),多年平均發(fā)電量約5.1 億kW·h。水輪機(jī)型號(hào):HLA835 g-LJ-419;額定轉(zhuǎn)速:136 r/min;額定出力:100 MW;額定水頭:61 m;最大水頭:77 m;最小水頭:49 m;飛逸轉(zhuǎn)速:280 r/min。
2 號(hào)機(jī)組筒式導(dǎo)軸承(外冷式)工作過程:下油盆隨主軸一起旋轉(zhuǎn),在離心力作用下,使進(jìn)油嘴處獲得靜、動(dòng)壓力,油經(jīng)油嘴及油孔進(jìn)入軸瓦間隙并沿斜油溝向上,然后經(jīng)軸瓦橫向油溝進(jìn)入上油盆的檔油套內(nèi),檔油套內(nèi)滿后,從溢流板溢出流經(jīng)冷卻器,又進(jìn)入檔油管,降溫后的油經(jīng)回油管排至下油盆,如此往復(fù)(見圖1)。
圖1 筒式(外冷式)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖
2 號(hào)機(jī)組于2008 年進(jìn)行過A 級(jí)檢修及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造,該次A 級(jí)檢修及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造對(duì)控制環(huán)、接力器及支持環(huán)(水導(dǎo)軸承座)作了較大的改動(dòng)。更換后的支持環(huán)(水導(dǎo)軸承座)結(jié)構(gòu)為圓柱筒體,與水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)油盆的間隙大約不到20 mm,這也是區(qū)別于1 號(hào)機(jī)(亦即原結(jié)構(gòu))之處。水導(dǎo)軸承更換了備用瓦,該瓦背面的立筋為焊接結(jié)構(gòu)聯(lián)接,立筋凹入間隔(回油管、液位浮球管與立筋組成的空間)用鐵皮焊接聯(lián)接成柱狀桶面。密封環(huán)曾機(jī)加工表面減小表面粗糙度,以減輕羊毛氈的磨損。增容改造后水導(dǎo)軸承補(bǔ)充加油比較頻繁,甩油比較嚴(yán)重。密封型式為旋轉(zhuǎn)油盆蓋上的羊毛氈與軸瓦背密封環(huán)接觸密封。主要以油霧的方式逸出甩走。年均甩油約250 kg。甩油量與機(jī)組啟停次數(shù)和運(yùn)行小時(shí)成正比。
2010 年11 月B 級(jí)檢修,該次檢修針對(duì)水導(dǎo)的甩油現(xiàn)象,電廠進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)油盆的密封結(jié)構(gòu)改造,改造范圍包括油盆蓋(含密封結(jié)構(gòu))、水導(dǎo)瓦外筒密封軸套。油盆蓋為哈爾濱通能公司TNT 式旋轉(zhuǎn)油擋,該密封擋板主要靠與水導(dǎo)瓦外筒軸套接觸的彈性自補(bǔ)償碳分子材料密封,為雙層密封板結(jié)構(gòu),密封板與桶軸通過彈簧無間隙接觸,設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)密封板為前進(jìn)1 mm 和后退2.5 mm,設(shè)計(jì)上明顯優(yōu)于原密封結(jié)構(gòu)。水導(dǎo)瓦外筒軸套為分半結(jié)構(gòu),采用沉頭內(nèi)六角螺絲聯(lián)接組圓。軸套外徑為1 235 mm?,F(xiàn)場安裝時(shí)軸套上部與水導(dǎo)軸承的聯(lián)接由緊定螺釘加下部點(diǎn)焊加端面螺釘聯(lián)接固定方式,與水導(dǎo)箍合面局部存在0.1~0.2 mm 間隙,上端焊M16 螺母用螺釘壓緊定位。但改造后,仍有油霧較大問題,未達(dá)到預(yù)期效果(見圖2)。
圖2 接觸式密封裝置示意圖
首先排查旋轉(zhuǎn)油盆各道密封,主要有以下6 道密封組成:①旋轉(zhuǎn)油盆底部與卡環(huán)接合面;②旋轉(zhuǎn)油盆組合面;③旋轉(zhuǎn)油盆與油盆蓋接合面;④旋轉(zhuǎn)油盆蓋組合面;⑤水導(dǎo)瓦外筒軸套與水導(dǎo)瓦外筒接合面;⑥旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦外筒軸套接觸面。
①、②、③、④道密封,經(jīng)過這么多次的甩油返修,在安裝上和密封材料選擇上會(huì)更加小心,所以要做到①、②、③、④道密封無滲漏不是難事,其中①、②、③道密封在旋轉(zhuǎn)油盆組合后必須用煤油進(jìn)行試漏,試驗(yàn)合格后再進(jìn)行下一步工序安裝,所以這幾道密封比較容易排除。
第⑤道密封是比較容易忽略的一道密封,2010 年旋轉(zhuǎn)油盆蓋密封改造,為配合接觸式密封,增加了水導(dǎo)瓦外筒軸套,軸套底部與水導(dǎo)瓦下法蘭接合的密封滲漏的話,運(yùn)行時(shí)油位升高,油從軸套底部進(jìn)入內(nèi)腔再從上部甩出,這一道密封往往在C 修時(shí)不分解檢查;安放油位計(jì)浮筒的水導(dǎo)本體隔腔封板焊縫有多個(gè)砂眼,使外筒套與水導(dǎo)本體之間的空隙變成了儲(chǔ)油箱,而安放油位計(jì)浮筒的水導(dǎo)本體隔腔封板焊縫上多個(gè)砂眼就是該儲(chǔ)油箱進(jìn)出油通道;為了排除第⑤道的密封,應(yīng)對(duì)所有接縫和砂眼進(jìn)行封堵。分解軸套,檢查軸套內(nèi)腔有無藏油,考慮到水導(dǎo)下法蘭表面較粗糙,軸套與水導(dǎo)下法蘭接觸面接觸密封性較差,將水導(dǎo)軸承下法蘭表面進(jìn)行加工平整,軸套在安裝時(shí)與水導(dǎo)底部接觸面更換Φ5 盤根,并保證軸套內(nèi)腔密封性。
第⑥道密封是最難點(diǎn),其組裝后運(yùn)行情況往往看不見摸不著,接觸式密封是近幾年新開發(fā)的一種新型密封,在實(shí)際運(yùn)用中有較好的效果,才得以推廣。接觸式密封會(huì)不會(huì)在此應(yīng)用中水土不服呢?在一次B 修中,我們邀請(qǐng)了通能公司廠家協(xié)助,為了排查接觸式密封滑塊卡阻、復(fù)位不靈活、旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦外筒軸套同心情況,后對(duì)接觸式密封滑塊進(jìn)行了更換和調(diào)整(廠家負(fù)責(zé)),并且在安裝時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)油盆蓋與水導(dǎo)瓦軸套間隙進(jìn)行調(diào)整,接觸式密封滑塊行程是-2.5~+1 mm,如果旋轉(zhuǎn)油盆蓋和水導(dǎo)瓦外筒軸套不同心,滑塊會(huì)處在不理想的行程中運(yùn)行,造成滑塊卡阻或不能貼合軸套,密封效果降低。事實(shí)上旋轉(zhuǎn)油盆蓋安裝后,由于空間原因,并不能測出中心,加上油盆蓋圓周螺栓固定,造成中心徑向無法位移調(diào)整,所以滑塊是有可能在不理想的行程中運(yùn)行的,如果軸套和油盆蓋都與水導(dǎo)瓦同心,那么油盆蓋與軸套之間的距離是均勻的,是滑塊最理想的運(yùn)行環(huán)境;其次水導(dǎo)瓦外筒軸套圓度沒有數(shù)據(jù),如果軸套不圓,滑塊與軸套箍合時(shí)會(huì)存在間隙,也是造成甩油的因素;反復(fù)拆裝不能徹底解決甩油問題,可能因?yàn)檫€存在同心度和圓度等不確定因素沒有排除,所以對(duì)以下數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。
旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙如圖3 所示。
圖3 旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙
旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離測量記錄如圖4 所示。
圖4 旋轉(zhuǎn)油盆上部止口至軸頸的距離
水導(dǎo)瓦外筒軸套外徑測量記錄如圖5 所示。
圖5 水導(dǎo)瓦外筒軸套外徑
根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)分析,旋轉(zhuǎn)油盆蓋端部與水導(dǎo)瓦外筒軸套的間隙過大,滑塊在超出行程范圍內(nèi)運(yùn)行,靜態(tài)時(shí)滑塊與軸套能緊密貼合,動(dòng)態(tài)時(shí)存在時(shí)有時(shí)無的間隙,同時(shí)水導(dǎo)瓦外筒軸套圓度偏差和主軸擺度等原因,造成滑塊卡阻、復(fù)位不靈活,進(jìn)而造成間隙甩油。
針對(duì)水導(dǎo)軸承一直甩油嚴(yán)重的問題從公司領(lǐng)導(dǎo)到部門高度重視,在檢修實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題組織專業(yè)技術(shù)人員反復(fù)研究討論,并提出了多個(gè)設(shè)想建議:比如在滑塊上層與下層之間加裝羊毛氈密封,這種改造難度較大,還可能引發(fā)新的問題,也讓接觸式密封也失去本身的意義;最后提出一種說法和方案得到大家的贊同和認(rèn)可,并對(duì)方案可行性逐步進(jìn)行了完善,即主要認(rèn)為是滑塊在動(dòng)態(tài)時(shí)存在間隙使油霧逸出,加上軸承座(其實(shí)就是一個(gè)圓柱筒體)與旋轉(zhuǎn)油盆之間的間隙偏小,而旋轉(zhuǎn)油盆及油盆蓋的兩種組合面都是突起的,類似于葉輪,致使油盆內(nèi)的油霧加速抽出,從而演變成嚴(yán)重甩油現(xiàn)象。最終決定對(duì)油盆蓋再一次更換改造,結(jié)構(gòu)由兩道接觸式密封改成為一道,在下部增加防油霧逸出風(fēng)扇葉片,使旋轉(zhuǎn)油盆蓋隨主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)壓向下壓來阻擋油霧逸出,結(jié)構(gòu)如圖6 所示。
圖6
經(jīng)過更換改造,水導(dǎo)油位加至280 mm,機(jī)組運(yùn)行超過50 h,沒有發(fā)現(xiàn)油位明顯下降。在之后1 年多的油位監(jiān)測下旋轉(zhuǎn)油盆油位正常,油耗損失量也在合格范圍內(nèi)。
水導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油盆存在嚴(yán)重地甩油問題,造成的危害極大:1)使軸承潤滑和冷卻效果不好,容易造成軸承溫度升高,危及到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行;2)使機(jī)組用油量增加,甩出的油對(duì)水質(zhì)造成污染,影響生態(tài)環(huán)境,不利于環(huán)保;3)必須時(shí)刻監(jiān)視油位及軸承溫度,并及時(shí)加油,增加了檢修、維護(hù)及運(yùn)行值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此次改造處理,甩油現(xiàn)象得到很好的遏制,不僅提高了機(jī)組安全水平和經(jīng)濟(jì)效益,還為今后其他機(jī)組類似問題的處理積累了經(jīng)驗(yàn)。