解決臥式水輪機軸承漏油問題的探討

2012-04-19

作者：竇純玉
（哈爾濱電機廠有限責任公司）

　　臥式水輪發電機組的水輪機軸承存在漏油現象，有些還比較嚴重，并且一般呈現在高轉速機組的徑向止推軸承上。漏油途徑是軸承兩端蓋固定部位的密封羊毛氈圈與運動部位的主軸軸頸接合處。
　　1　漏油原因
　　（1）固定部位的密封羊毛氈圈與運動部位的軸頸接合處容易形成間隙，使潤滑油有隙可鉆形成漏油。雖然軸承兩端蓋上的密封羊毛氈圈具有一定的密封彈性，但在主軸的高速旋轉下，密封羊毛氈圈的密封彈性越大，與主軸摩擦產生的溫度越高，越容易使羊毛氈圈老化而失去彈性。由于機組在運行中，主軸具有一定的擺動量，所以失去彈性的羊毛氈圈與軸頸形成固定的間隙，而未失去彈性的或未完全失去彈性的羊毛氈圈與軸頸也會形成瞬時間隙，使潤滑油有隙可鉆。由于這些間隙量處決于主軸的擺動量，這就是當前漏油現象的存在與否，及在程度上有區別的重要原因。
　　（2）存在漏油的來源：漏油的主要來源是潤滑油在軸承體內空氣中高速運動，帶動空氣進入油中形成油氣泡，并且油氣泡的高程超出了有隙可沾的間隙高程（機組運行所允許的Z高油位設計在軸承兩端蓋的羊毛氈密封圈之下）。
　　漏油的次要來源是小推力盤處的排油噴射弧線，正好落在主軸密封圈附近的主軸頸上，并且事實上也是徑向止推軸承比徑向軸承潤滑油所形成的油氣泡層高得多，并有小推力盤的排油，即徑向止推軸承與徑向軸承的區別是徑向止推軸承存在漏油的來源。這就是徑向止推軸承存在漏油現象的根本原因。
　　2　采用不形成油氣泡技術，可解決漏油現象的途徑
　　根據以上對漏油原因的理論與事實的對照分析，筆者認為：只要解決軸承潤滑油不形成油氣泡、杜絕漏油的來源，完全可以避免漏油，并且這要比使固定部位和運動部位的密封不產生漏油間隙容易可靠地解決軸承漏油問題。
　　形成油氣泡的原理是：潤滑油運動時與空氣接觸，并帶動空氣流動的動力要大于進入油中的阻力（即油的粘性和自重合力），加之空氣流動的方向是指向油面。因此，空氣容易進入油中。進入油中后雖能依靠自身比重輕的浮力上浮，但不能克服油的粘性而形成油氣泡。
　　根據形成油氣泡原理，為使軸承潤滑油在機組運行中的循環流動不形成油氣泡而杜絕漏油的來源，從而達到解決徑向止推軸承漏油問題。為此，有以下一些較理想的途徑：
　　（1）主要途徑是使潤滑油在軸承體內空氣中的運動變成與空氣隔離的封閉式流動：
　　潤滑油在軸承體內空氣中的循環運動無非是，從油面至軸瓦前的進油和軸瓦潤滑后至油面的排油。徑向止推軸承的進油是通過推力盤的帶動進入軸瓦。推力盤同時帶動空氣反速度運動，雖然速度較快，但其方向并非指向表面，而是在擋風板內腔回旋，因而不能形成油氣泡。即使形成油氣泡也是在軸瓦前進油腔內，與軸承漏油毫無影響，并且在進入軸瓦前也會被不斷地破壞，所以杜絕了軸承體內油面形成油氣泡的問題。歸根到底是一個軸瓦潤滑后的排油運動與空氣隔絕的問題。
　　當前徑向止推軸承的軸瓦潤滑后的排油雖有兩條渠道：一條是導瓦下的排油孔；另一條是小推力盤處的圓周排油。這些都是任其空氣隨意地排入熱油腔的渠道，所以徑向止推軸承潤滑油形成油氣泡又主要呈現在熱油腔內，漏油也是在熱油腔端蓋密封處漏油。
　　對這兩處相距很近的排油與空氣隔離引至油面下并不難。只要設一個集油盤，并在集油盤的下部再設一根適當口徑的排油管，就把軸瓦潤滑后的油在空氣中的自由流動變成與空氣隔離的封閉式流動。通過設置集油盤這一措施，即使形成少許油氣泡也在集油盤內油面之上，不會形成漏油之來源。
　　（2）設置去氣泡板：
　　去氣泡板結構是：一塊固定在熱油腔油面的板上，有向下部排油孔，并裝有許多破壞氣泡的空心尖針，空心針上有橫向排氣孔。
　　3　結束語
　　據筆者了解有不少的水電站存在徑向止推軸承的漏油現象，有的電站還比較嚴重。只要采用不形成油氣泡技術來解決徑向止推軸承漏油問題，是可行的。

來源：《科技創新導報》