浙江省白鶴水電站是一座以發(fā)電為主的引水式電站，裝有2臺12.5 MW立軸混流式水輪發(fā)電機組。
機組水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示。該機采用反螺旋自循環(huán)自冷式軸承，為筒式分半結(jié)構(gòu)。軸承由軸承支架、旋轉(zhuǎn)油盆、軸承體、軸瓦、油箱、冷卻器等組成。軸承支架為鑄鋼，下法蘭鎖在頂蓋上，上法蘭承受軸承體，旋轉(zhuǎn)油盆材料為Q235A，鎖在主軸上，軸向靠卡槽定位，徑向由銷定位。旋轉(zhuǎn)油盆分兩半面，中分面由22只M12×65的螺栓聯(lián)接。旋轉(zhuǎn)油盆與旋轉(zhuǎn)油盆蓋靠12只M16×40螺栓聯(lián)接。
圖1 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)圖
1 旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)甩油情況
(1) 2000年6月，1號機組投入運行，當機組在額定轉(zhuǎn)速下運行15 min左右時，發(fā)現(xiàn)在水車室內(nèi)水導(dǎo)軸承支架與軸承體之間有少量霧狀油甩出。隨著時間的延長，甩油量越來越大，40 min后軸瓦溫度已達56℃(正常運行時一般不超過55℃)，并有上升的趨勢，且水車室內(nèi)有異味，機組只得退出運行。
(2) 2000年6月，2號機組投入運行，空載時旋轉(zhuǎn)油盆處未發(fā)現(xiàn)滲漏油；在機組過速試驗后，旋轉(zhuǎn)油盆蓋處有微量油霧，用一塊吸油紙貼在軸承支架上并順著機組軸向監(jiān)測，可發(fā)現(xiàn)越靠近旋轉(zhuǎn)油盆蓋組合縫油跡越多；帶負荷運行4 h后，甩油量明顯加大，軸瓦溫度從原有的51℃左右開始上升，出現(xiàn)與1號機組類似的情況。停機冷卻后，用手動油位計檢查旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)油位，發(fā)現(xiàn)油位從116 mm降至70 mm，旋轉(zhuǎn)油盆外殼發(fā)燙。
2 旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)甩油的原因
(1) 旋轉(zhuǎn)油盆蓋與軸承體間隙偏小且不勻1號機組在空載運行時，軸瓦溫度較高，解體后曾在軸承體組合上面加0.10 mm的銅皮，擴大軸與軸瓦的間隙，以降低瓦溫。但同時引起軸承體橢圓度加大，實測油盆蓋與軸承體間隙平均值為0.55 mm(設(shè)計值為0.60～0.80 mm)，其中最小間隙值0.25 mm。在機組高速旋轉(zhuǎn)時，由于旋轉(zhuǎn)油盆蓋與軸承體間隙不均，造成旋轉(zhuǎn)油盆蓋局部偏磨。運行一段時間后，蓋板(鋁制)發(fā)生塑性變形，旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)的油在高速離心力的作用下從變形處甩出。
(2) 旋轉(zhuǎn)油盆油位過高
通過試驗發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)油位偏高，是產(chǎn)生甩油的一個重要原因，因為油位過高，油膨脹后，容易飛濺。但油位過低，會造成潤滑不良。
(3) 密封結(jié)構(gòu)及密封材質(zhì)的影響
經(jīng)檢查，旋轉(zhuǎn)油盆蓋與旋轉(zhuǎn)油盆之間靠止口定位，配合較松，并用*4橡皮條密封，但旋轉(zhuǎn)油盆蓋端面密封槽太深，使得*4橡皮條壓縮量不夠。密封效果不好、從而造成旋轉(zhuǎn)油盆甩油。
(4) 旋轉(zhuǎn)油盆煤油滲漏試驗存在問題
旋轉(zhuǎn)油盆中分面用螺栓組合后，進行煤油滲透試驗，是確認旋轉(zhuǎn)油盆本體是否滲漏的主要方法之一。經(jīng)調(diào)查，試驗時主要存在的問題有：①煤油浸泡量不夠，即煤油應(yīng)該灌至旋轉(zhuǎn)油盆組合縫頂部，而實際達不到此要求；②煤油滲漏試驗時間短，按要求至少要保持4 h，無滲漏現(xiàn)象；③旋轉(zhuǎn)油盆中分面不平，有高點、毛刺等異常。
(5) 旋轉(zhuǎn)油盆整體強度及聯(lián)接螺栓的緊力不夠經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)1號旋轉(zhuǎn)油盆蓋發(fā)生塑性變形，2號旋轉(zhuǎn)油盆蓋縱向有長達15 mm的裂紋，且一直蔓延到根部。而2臺機組的旋轉(zhuǎn)油盆組合縫緊固螺栓，旋轉(zhuǎn)油盆與旋轉(zhuǎn)油盆蓋處的聯(lián)接螺栓，均發(fā)現(xiàn)有明顯拉長和部分松動。筆者認為這是由于機組高速運轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)油盒在離心力的作用下，因其整體強度及油盆的緊固螺栓及聯(lián)接螺栓的緊力不夠而造成的。
3 旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)甩油的處理
(1) 對1號機變形的旋轉(zhuǎn)油盆蓋校園，并把間隙放大到1.00 mm。然后將旋轉(zhuǎn)油盆解體，對組合縫處的高點、毛刺，用細銼刀、砂皮進行修磨處理。
(2) 重新組合旋轉(zhuǎn)油盆，均勻?qū)ΨQ緊固聯(lián)接螺栓后，經(jīng)過嚴格規(guī)范的滲漏試驗。
(3) 安裝時，嚴格工藝措施，采取緊固一遍螺栓檢查一次間隙，以確保間隙均勻，緊力足夠。
(4) 改進旋轉(zhuǎn)油盆蓋處密封結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)油盆分半，法蘭面開“L"型槽，旋轉(zhuǎn)油盆蓋的平面開“-"型環(huán)槽，旋轉(zhuǎn)油盆端蓋處加兩道迷宮密封。
(5) 檢查油位在合適位置。通過多次試驗，旋轉(zhuǎn)油盆內(nèi)的油位控制在80～100 mm較適宜。
(6) 為減少塑性變形，改善旋轉(zhuǎn)油盆組強度、加大螺栓緊力，避免甩油，又作了如下處理：
①重新鑄造旋轉(zhuǎn)油盆(材料Q235-A)，并要求對旋轉(zhuǎn)油盆動平衡試驗嚴格把關(guān)；
②考慮到旋轉(zhuǎn)油盆固有結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場布置，旋轉(zhuǎn)油盆中分面筋板厚度不變，組合螺栓由原來的M12增至M20，數(shù)量不變；旋轉(zhuǎn)油盆組合面橫板厚度由原來的30 mm減至12 mm，螺栓數(shù)量由12只增至16只。通過改進，在加大螺栓緊力的同時，基本保證旋轉(zhuǎn)油盆外圈重量不變。
③所有螺栓材料由原來的A3更換為45號鋼，以保證預(yù)緊力及強度。
處理后，2臺機組經(jīng)過近8個月的運行，軸瓦溫度基本穩(wěn)定在51～53℃，水導(dǎo)加油間隔時間在2個月以內(nèi)，(設(shè)計要求每月加一次)，完全滿足設(shè)計及業(yè)主的要求。(王 彬)
