杜禮斌

（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

1 引言

青海直崗拉卡水電站位于黃河干流上游的青海省尖扎縣與化隆縣交界處，距上游李家峽水電站壩址7.5 km，電站總裝機(jī)容量190 MW，安裝5臺(tái)38 MW機(jī)組，年發(fā)電量7.63億kW·h，1～4號(hào)機(jī)組由天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司供貨，2006年6月18日4臺(tái)機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電，新安裝5 F機(jī)組已于2014年5月投產(chǎn)，設(shè)備由浙江富春江水電設(shè)備股份有限公司供貨。2006年4臺(tái)機(jī)組發(fā)電以來(lái)，每年度進(jìn)行1次C級(jí)檢修，2020年以前4臺(tái)機(jī)組均A級(jí)檢修1次，由天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司制造，其水輪機(jī)型號(hào)為 GZ4BN039－WP－6100，額定水頭12.5 m，最高水頭17.5 m，最小水頭9.6 m，額定功率39.0 MW，額定流量337.6 m3/s，額定轉(zhuǎn)速100 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速280 r/min，旋轉(zhuǎn)方向向下游側(cè)看為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)型號(hào)為 SFWG38－60/6660，額定容量40 MW，額定功率38 MW，額定電壓10.5 kV。公司4臺(tái)機(jī)組自2006年6月投產(chǎn)以來(lái)組合軸承一直存在不漏油現(xiàn)象，漏油主要是從支撐環(huán)和徑向軸承之間的調(diào)整環(huán)連接處流出，機(jī)組運(yùn)行時(shí)由于冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量大，吹散漏出的油滴，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)有大量的油污，油污長(zhǎng)期存在不僅影響機(jī)組健康水平，油污長(zhǎng)期存在，使發(fā)電機(jī)、定子、轉(zhuǎn)子絕緣性能下降，不利于機(jī)組安全運(yùn)行，增大安全隱患。2號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)徑向軸承在運(yùn)行過(guò)程中漏油量較大，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中2號(hào)機(jī)組漏油最大時(shí)每30 h漏油量為200 L,且漏油持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)組停機(jī)時(shí)，檢查發(fā)電機(jī)風(fēng)洞，有大量油污吸附在發(fā)電機(jī)磁極、定子線棒上，漏油至發(fā)電機(jī)內(nèi)嚴(yán)重影響定子、轉(zhuǎn)子線圈的絕緣性能。因制動(dòng)器以及制動(dòng)環(huán)上有大量的油污，每次停機(jī)時(shí)因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致風(fēng)洞產(chǎn)生大量煙霧，致使火災(zāi)報(bào)警裝置多次報(bào)警，油污在制動(dòng)環(huán)上存在，影響機(jī)組停機(jī)制動(dòng)性能，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸹馂?zāi)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)燒毀。在年度機(jī)組檢修期間，對(duì)4臺(tái)機(jī)組采取臨時(shí)漏油收集裝置，在調(diào)整環(huán)外邊圓制作了弧形密封接油槽，在油槽下部接橡膠軟管，將組合軸承接油槽內(nèi)收集的油通過(guò)橡膠軟管引出至發(fā)電機(jī)風(fēng)洞、在管型座下進(jìn)人孔設(shè)置了接油桶，雖然收集了部分漏油，因接油槽只能收集組合軸承下部的油滴，被吹散的油滴無(wú)法收集，機(jī)組用油損耗量大，容易發(fā)生環(huán)保事件，如需完全解決組合軸承漏油，必須解決密封存在的問(wèn)題。公司制定了2號(hào)機(jī)組組合軸承漏油檢修計(jì)劃，針對(duì)漏油問(wèn)題公司設(shè)備部組織了廠家技術(shù)人員、檢修單位對(duì)組合軸承漏油部位進(jìn)行研究，對(duì)制定的技改方案進(jìn)行安全性討論，計(jì)劃在2019年在機(jī)組C級(jí)檢修過(guò)程中進(jìn)行組合軸承漏油檢修。

2 組合軸承結(jié)構(gòu)及漏油原因分析

2.1 組合軸承結(jié)構(gòu)介紹

直崗拉卡水電站4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組組合軸承分別布置在座環(huán)內(nèi)兩側(cè)，支撐環(huán)、徑向軸承及反推力瓦在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)，機(jī)型為徑向軸承前置燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組。正推力瓦及推力油槽在燈泡體內(nèi)，把合在座環(huán)上，組合軸承的載荷作用在支撐環(huán)上，支撐環(huán)將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重量和組合軸承徑向重量輸送至座環(huán)上，支撐環(huán)、徑向軸承調(diào)整環(huán)均為分瓣結(jié)構(gòu)組合而成，組合軸承的密封由甩油環(huán)、彈性密封油箱組成，部件之間的法向、軸向組合面由橡膠密封條及密封膠組合而成，主軸上的鏡板承擔(dān)機(jī)組運(yùn)行和停機(jī)時(shí)的正反向推力，正推力瓦10塊安裝在推力油槽內(nèi)，反推力瓦10塊安裝在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)支撐環(huán)上，正推力瓦采用彈性支撐，反推力瓦采用耐油橡膠墊支撐方式。主軸鏡板密封在組合軸承內(nèi)，鏡板直徑Φ2 300 mm，正、反推力瓦內(nèi)徑Φ1 410 mm，外徑Φ2 280 mm，支撐中心Φ1 862 mm，推力軸承采用動(dòng)壓運(yùn)行，徑向軸承內(nèi)徑Φ1 200 mm，長(zhǎng)度900 mm，徑向軸承設(shè)有高壓頂起裝置，在轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量(水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主軸、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等)的作用下,導(dǎo)軸承下部的潤(rùn)滑油將會(huì)被擠壓出來(lái),以致在機(jī)組啟動(dòng)瞬間,軸承處于干摩或半干摩擦狀態(tài);而在機(jī)組停機(jī)時(shí),由于轉(zhuǎn)速降低,油膜厚度會(huì)逐漸減小到最小值,威脅機(jī)組的安全運(yùn)行,若頻繁開(kāi)、停機(jī),使瓦溫升高,潤(rùn)滑油黏度下降破壞了油膜厚度,則會(huì)發(fā)生燒瓦事故。必須設(shè)置高壓頂起裝置，在機(jī)組啟動(dòng)與停機(jī)時(shí),將高壓油注人導(dǎo)軸承下部預(yù)設(shè)的油室內(nèi),將轉(zhuǎn)動(dòng)部分頂起,使軸頸與軸瓦摩擦面間強(qiáng)迫建立起油膜,以降低摩擦系數(shù),改善開(kāi)、停機(jī)潤(rùn)滑條件。高壓頂起由兩臺(tái)高壓齒輪油泵組成，設(shè)有減載閥、止回閥、壓力調(diào)節(jié)裝置、壓力開(kāi)關(guān)、壓力表等安全附件，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)高壓頂起油泵，油泵壓力油通過(guò)管道將油輸送至徑向軸承底部，頂起主軸0.10～0.20 mm，建立油膜，停機(jī)時(shí)使用同樣的方式直至機(jī)組停機(jī)。組合軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)供油方式為高位油箱供油，高位油箱通過(guò)管道將油輸送至水輪機(jī)各部軸承，軸承潤(rùn)滑后將產(chǎn)生熱量的排至回油箱，油箱的油通過(guò)油泵通過(guò)雙筒過(guò)濾器、油冷卻器，將干凈的降溫的油輸送至高位油箱。

2.2 組合軸承漏油原因

組合軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，組合軸承油槽中，徑向瓦與支持環(huán)密封是通過(guò)Φ16 mm橡膠密封條。此類(lèi)型機(jī)組安裝后先采用臨時(shí)調(diào)整塊進(jìn)行軸線調(diào)整，軸線調(diào)整合格后，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)調(diào)整環(huán)毛坯進(jìn)行精加工，加工完成后進(jìn)行安裝，徑向軸承的密封主要由調(diào)整環(huán)進(jìn)行固定，調(diào)整環(huán)為了方便拆卸加工，調(diào)整環(huán)由6塊組成（圖2），調(diào)整環(huán)安裝由調(diào)整環(huán)上24條M24高強(qiáng)螺栓固定在支撐環(huán)上。機(jī)組運(yùn)行時(shí)徑向軸承會(huì)上下浮動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，造成密封條老化或固定調(diào)整環(huán)及徑向軸承的螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致密封效果不良，造成漏油，滲漏出的油從支撐環(huán)和徑向軸承外結(jié)合處漏出，機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)導(dǎo)致漏油量增大。

圖1 組合軸承結(jié)構(gòu)示意

圖2 調(diào)整環(huán)

3 組合軸承漏油處理

3.1 拆除相關(guān)管路及自動(dòng)化元件

（1）拆除各排油管和壓力、流量、變送器等元件，并做好記號(hào)。管口、孔口用干凈的棉布綁扎封堵牢固。

（2）拆除推力油槽和徑向軸承上的測(cè)溫電阻引線并做好記號(hào)。

3.2 發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)做好保護(hù)措施

因組合軸承漏油檢修技術(shù)改造大多數(shù)工作在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行，使用的各類(lèi)工器具較多，使用電焊、氣割等工具，必須做好發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)的防護(hù)工作。在工作地點(diǎn)布置一定數(shù)量的水基滅火器，清理工作面油污，在交通道和工作部位使用橡膠板、防火石棉布進(jìn)行鋪設(shè)進(jìn)行防護(hù)，因發(fā)電機(jī)內(nèi)為有限空間作業(yè)，做好施工人員、工器具、備件及施工材料登記，做好有害氣體測(cè)量等工作。

3.3 拆除大軸保護(hù)罩

水車(chē)室內(nèi)部空間狹小，大軸保護(hù)罩必須分開(kāi)吊出，施工人員才具備作業(yè)空間。

3.4 轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量支撐

拆卸組合軸承調(diào)整環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主軸、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量要由臨時(shí)設(shè)置的頂軸千斤頂和定子承擔(dān)，必須設(shè)置可靠的支撐點(diǎn)。

（1）大軸采用兩臺(tái)100 t千斤頂頂起，大軸頂起支架安裝在推力油槽滑軌上，采取的防滑措施是：不管是空氣間隙支撐還是在推力油槽下游側(cè)大軸上頂起，設(shè)置可靠的支撐，防止在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)檢修時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量落在組合軸承上，必須保證徑向軸承無(wú)徑向受力點(diǎn)，才能保證徑向軸承向上游方向移動(dòng)時(shí)不受影響。

（2）按照施工要求必須頂起轉(zhuǎn)徑向軸承側(cè)主軸0.2 mm，保證調(diào)整環(huán)不會(huì)被徑向軸承壓緊，有間隙后才可拆卸調(diào)整環(huán)，利用百分表監(jiān)測(cè)頂起數(shù)值，達(dá)到設(shè)定值后在轉(zhuǎn)子下部空氣間隙內(nèi)安裝足夠承載重量的楔子板或墊條。

3.5 拆除調(diào)整環(huán)及部分附件

確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量，軸由兩處零時(shí)支撐點(diǎn)來(lái)承載后，掛1 t的葫蘆，分塊拆除調(diào)整塊，對(duì)拆卸部分作好記號(hào)，拆除前徑向軸承供油管及排油管，拆除前密封油箱及甩油環(huán)，分別倒運(yùn)至轉(zhuǎn)子力筋板空隙處，此時(shí)徑向軸承處于不受力狀態(tài)，在徑向軸承上游側(cè)方向X、Y方向各設(shè)置一處吊點(diǎn)，向上游側(cè)方向移動(dòng)，移動(dòng)距離100 mm處，直至作業(yè)人員可以取出徑向軸承與支撐環(huán)之間的密封條。

4 組合軸承密封改造實(shí)施步驟

（1）經(jīng)過(guò)公司專(zhuān)業(yè)人員對(duì)漏油原因的分析，結(jié)合主機(jī)廠家技術(shù)人員及檢修單位意見(jiàn)，根據(jù)組合軸承結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理、密封結(jié)構(gòu)形式、軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行方式等方面綜合分析，徑向瓦組合面處尺寸狹小，無(wú)法對(duì)已安裝且不易拆除的徑向軸承和支撐環(huán)進(jìn)行改造，不利于裝設(shè)密封裝置。經(jīng)研究決定在徑向軸承與支撐環(huán)夾角處增加一條密封，所以將原尺寸調(diào)整環(huán)軸向長(zhǎng)度進(jìn)行車(chē)削加工，原調(diào)整環(huán)厚度為180 mm，車(chē)削至厚度為149+0.2+0.1mm。因需預(yù)留調(diào)整環(huán)配車(chē)間隙，保證調(diào)整環(huán)支撐徑向軸承接觸面積不得減少，密封環(huán)的最大厚度為31 mm，密封環(huán)分兩瓣設(shè)置，密封環(huán)同調(diào)整環(huán)螺栓孔分布相同，固定在支撐環(huán)上，在密封環(huán)內(nèi)徑下游側(cè)方向進(jìn)行45°倒角，安裝一條Φ12 mm的橡膠密封條，密封環(huán)安裝后原調(diào)整環(huán)的厚度不變，密封環(huán)加工圖見(jiàn)圖3所示。

圖3 密封環(huán)加工圖

（2）對(duì)原有徑向軸承密封條進(jìn)行拆除，清理徑向軸承密封槽內(nèi)密封膠，安裝新的密封條。新的密封條安裝前進(jìn)行檢查，檢查有無(wú)龜裂或其他缺陷，檢查完好后在密封槽內(nèi)進(jìn)行安裝，將密封條的接頭設(shè)置在頂部，確認(rèn)粘接符合要求，在密封面上均勻涂抹一圈耐油密封膠，密封膠涂抹均勻后在徑向軸承上游側(cè)X、Y、-X、-Y方向設(shè)置4個(gè)相同噸位的5 t螺旋千斤頂，4人同時(shí)操作將徑向軸承向下游側(cè)移動(dòng)，直至徑向軸承移動(dòng)至支撐環(huán)組合面位置。在徑向軸承和支撐環(huán)夾角處安裝一條Φ12 mm橡膠密封條，新增加的密封條同徑向軸承密封條接頭不能設(shè)置在相同位置。

（3）將加工好的密封環(huán)分兩瓣安裝在徑向軸承和支撐環(huán)處，兩瓣分別放在可組裝位置，對(duì)準(zhǔn)調(diào)整環(huán)螺栓安裝孔，組裝后必須可靠的與新安裝的密封條接觸。

（4）將加工后的調(diào)整環(huán)按照順序編號(hào)分別裝入，擰緊調(diào)整環(huán)固定螺栓。

（5）按照拆卸后的相反順序回裝甩油環(huán)、前油箱、自動(dòng)化元件及相關(guān)管路等，增加密封環(huán)后的組合軸承見(jiàn)圖4。

圖4 增加密封環(huán)后的組合軸承

（6）檢查發(fā)電機(jī)機(jī)組中心線、主軸中心線、水輪機(jī)中心線、徑向軸承間隙、發(fā)電機(jī)空氣間隙，確認(rèn)各部位間隙是否符合機(jī)組安裝說(shuō)明書(shū)及國(guó)標(biāo)的規(guī)定。如不符合相關(guān)規(guī)定，對(duì)不合格的部位進(jìn)行調(diào)整檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，利用千斤頂起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，拆除發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)的承重墊片，再依次拆除主軸千斤頂及支撐，將發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子及軸承重量全部由徑向軸承承擔(dān)，再次對(duì)發(fā)電機(jī)空氣間隙、徑向軸承間隙進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完成后同檢修前的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)是否符合規(guī)程規(guī)范的要求。

（7）軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)注油檢查，確認(rèn)甩油環(huán)、前密封油箱、管道、閥門(mén)、自動(dòng)化元件回裝完成后，在潤(rùn)滑油箱注入合格的潤(rùn)滑油，啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，打開(kāi)軸承潤(rùn)滑供油閥進(jìn)行油系統(tǒng)循環(huán)，檢查徑向軸承、支撐環(huán)、調(diào)整環(huán)等各部位間隙滲漏情況。待所有部件安裝恢復(fù)后 ,進(jìn)行軸承系統(tǒng)的油循環(huán)檢查試驗(yàn)，檢查組合軸承的漏油情況。

（8）清理發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)油污，檢查確認(rèn)更換密封時(shí)拆卸各部位密封情況，確認(rèn)無(wú)滲漏后，拆除臨時(shí)布置的接油槽，清理定子通風(fēng)槽內(nèi)、轉(zhuǎn)子、前機(jī)架、組合軸承等不易清理部位油污。

5 結(jié)論

通過(guò)直崗拉卡2號(hào)機(jī)組組合軸承的檢修，加設(shè)密封環(huán)增加了1條密封，即使原密封條再次出老化等狀況，新增加的密封條也會(huì)起到很好的密封作用而防止組合軸承漏油，有效的解決了組合軸承漏油的問(wèn)題。2號(hào)機(jī)組改造前每30 h漏油量高達(dá)200 L，現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行近半年多，機(jī)組停備時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行了多次檢查，未發(fā)現(xiàn)漏油情況，對(duì)組合軸承調(diào)整環(huán)的改造未對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生任何影響，說(shuō)明本次改造取得效果好，為接下來(lái)幾臺(tái)機(jī)組組合軸承漏油處理提供了檢修依據(jù)。對(duì)于同類(lèi)型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組組合軸承，因?yàn)闄C(jī)組結(jié)構(gòu)形式不同，多數(shù)組合軸承均在漏油現(xiàn)象，為保證發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)設(shè)備安全運(yùn)行，必須保證發(fā)電機(jī)環(huán)境清潔，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組組合軸承目前存在的結(jié)構(gòu)形式，都存在不同程度的漏油現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的組合軸承進(jìn)一步研究密封形式和密封方法，方法成熟后在機(jī)組制造設(shè)計(jì)階段來(lái)避免漏油現(xiàn)象的發(fā)生，為機(jī)組安全運(yùn)行提供保障。