关键词：水轮发电机甩油油雾；处理；
水轮发电机组，尤其是一些早期投产的机组，不同程度存在着甩油和油雾溢出的问题，给设备健康水平、人员的身体健康都造成了一定的影响。部分油雾严重的机组，清扫油雾占用了大量的检修工期。这些问题给很多水电站工作人员造成了困扰，也有很多水电站进行了相关的改造，但改造效果参差不齐。
一、危害
( 1) 发电机风洞内地面、水车室地面的积油, 容易导致电站运行、维护人员在日常的设备巡回和缺陷处理中滑倒, 存在严重的人身伤害安全隐患。
( 2) 水轮发电机组推力油槽的漏油和甩油以及油雾外溢造成对发电机转子磁极、转子轮辐以及定子线棒的污染。油雾与灰尘在定子铁芯通风沟和转子磁极通风沟处堆积, 造成发电机通风散热变差, 严重影响发电机的散热效果。油雾和灰尘长期吸附在绝缘层上, 对发电机线棒等绝缘造成腐蚀,使其绝缘性能下降, 加速老化, 极易造成发电机线圈短路或击穿, 给机组的安全稳定可靠运行带来潜在的危害, 威胁发电机的安全运行。
( 3) 长期的油槽漏油、甩油及油雾外溢, 造成发电机运行环境恶劣, 运行人员必须密切关注推力油槽的油位变化, 油位下降超过最低油位时应立即向油槽内加油, 这样就造成了透平油的浪费、增加了机组的运行成本和维护的工作量。同时, 对环境和设备卫生的打扫也增加了维护人员日常维护的工作量和大量清洁材料的消耗。
二、水轮发电机甩油及油雾问题分析
1.机油油质下降。某些水电站由于运行环境恶劣，轴承室内容易进水，造成机油的油质下降。这样的汽轮机油更容易乳化、起泡，更容易吸收空气。油质下降会对汽轮机油产生油雾起到助推的作用。
2.汽轮机油运行温度。机组运行后，轴承室内的油温会逐渐升高，油温的升高也会助推油雾的产生。
3.汽轮机油的流态不佳。这是造成油雾的最主要的因素。机组运行时，如果油在轴承室内的流态不好，就会飞溅、碰撞，和轴承室内的气体混合，这是一个压力雾化的过程。同时，油在循环时，部分会从集油腔的密封处喷出，由此造成的射流会产生大量的气泡，气泡溃灭后就会将包含在内部的油雾析出。
4.轴承室外存在负压。机组在运行时，机坑内各处的压力是不一样的，部分位置存在负压。如果轴承的密封刚好处在负压区域，轴承室内外的压差就会将轴承室内含油雾的气体压出。
5.密封效果欠佳。从汽轮机油的特性来看，只要存在着一定的温度，只要存在油与空气的混合，就必然产生油雾。只是流态较好的机组，产生的油雾少一些而已，但无论如何，不产生油雾是不可能的，因此有效的密封措施是必须的。虽然传统的梳齿密封、毛毡接触式密封等在治理甩油上有一定的作用，但对于治理油雾效果有限，这也是造成油雾问题的重要因素。
三、处理
1.油雾治理的常用密封形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆油雾的产生是一系列因素共同作用的结果，因此对于油雾的治理也必须从整个系统上来考虑。除了更换合格的汽轮机油、适当降低汽轮机油的运行温度外，治理油雾的两个重要手段是优化油的循环回路和提高密封结构的密封性能。油的流态差是产生油雾的最根本原因，只有优化了油路的循环，才能从根本上减少油雾的产生。常见的优化油的循环回路措施有：在转动部件周围设置阻旋装置和防溅装置；对于外冷轴承合理选择冷油油压；优化冷油进入轴承室内的出口设计，防止溅油；提高集油腔（如果有的话）的密封性能，防止严重喷油造成的射流；整体考虑回路的通气问题，防止气泡的产生等。本文针对优化油的循环回路的问题做简单介绍，并重点介绍治理油雾的另一个重要途径，即提高轴承密封的密封性能。虽然优化油的循环回路可以降低油雾的产生，但完全不产生油雾也是不可能的，因此密封措施还是必要的。对于一些投产后的水电站，由于进行轴承内部改造耗时费力，部分机组还存在作业空间狭小、施工困难的问题，因此选择合适的密封机构，提高密封性能是比较可行的改造措施。
2.稳定液面结构优化。轴承运行时，转动部件周速可达20m/s，油液在高速状态下被甩出，遇有筋板阻挡，会发生飞溅，液面波动，导致油槽出现甩油问题。因此在油槽上方设置一层稳油板，可以将飞溅油滴的不良影响及油面波动控制在最小范围内。稳油盖板与机架支架为间隙配合，稳油盖板可以沿机架在轴向上下滑动。顶转子时，稳油盖可以随转子上移。稳油盖板轴向及径向的间隙由稳油盖板轴向及径向调整螺钉调整。盖板对推力油槽进行了全面的密封，稳油板为分块结构便于安装，各块之间设置连接板对合缝进行封堵; 稳油板内侧设置梳齿密封圈，梳齿密封圈与旋转部件之间留有小间隙; 稳油板外侧与推力油槽之间紧密贴合，减小了液面外侧的抛物线波动。
3.轴承润滑油路优化。水轮发电机轴承润滑油路的设计是轴承设计的一个关键点，合理的润滑油路设计可以及时的将轴承损耗带走，降低瓦温，同时不会出现甩油及油雾问题。油位的设计应满足如下两条:( 1) 油槽中各被分隔开的空气腔应在最高点开设均压孔，避免气腔憋气，影响润滑油流动，必要时可以在存在憋气的气腔上方增加呼吸器;( 2) 油槽中被分隔开的油腔之间应该根据设计需要设置连通管，避免出现各油腔油量分配不均，导致某一油腔出现液位上升问题，设置合理的连通管后，在重力作用下润滑油会流经连通管，使液面趋于一平，从而避免出现甩油及油雾问题。
4.其他措施。设计上首先将滑转子或推力头内壁设计成斜面，下部直径设计上要大于上部直径，如此设计，机组旋转时，处于转动部件内斜面上的润滑油受离心力的作用，有一个分力的方向是向下的，于是油面保持甚至比静止油面还要低，导轴承或推力轴承甩油的可能性被有效降低。（1）为了将机组运行过程中产生的油雾及时排出，可在油槽密封盖上设置吸油雾及补气管路，吸油雾及补气管路圆周方向成180°布置，借助于吸油雾的装置将油槽内部产生的油雾及时地排出，而且同时还可以通过补气管路进行补气来维持压力的平衡；（2）如果挡油管下部位于转子负压区，则挡油管下部也需设置密封盖，并在密封盖上设置吸油雾及补气管路。下导轴承及推力轴承密封盖如在转子负压区也必须设置补气管路，悬式机组推力轴承可不设补气管路，可以设置补气气窗。在滑转子外侧轴承摩擦面的上部设计一个直径小于轴承摩擦面台阶，同时在导轴承瓦上部滑转子台阶处设计一个与滑转子径向间隙lmm的绝缘挡油板，借助于挡油板能够有效预防导轴承瓦与滑转子之间的润滑油被甩出。再有就是设置吸油雾装置及补气管路，及时将机组运行时产生的油雾排出，防止油雾聚积、溢出污染定转子。
水轮发电机机组的油雾问题是困扰一些水电站的常见问题，很多水电站在油雾的治理上也进行过有益的探索和尝试。通过对油雾产生原因及其治理方法的剖析，在油雾的治理中，必须充分了解各种密封形式的特性，了解机组的特点，系统地考虑问题，进行针对性的实施改造，方能起到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]梁维燕.中国电气工程大典[M].北京:中国电力出版社,2019.
[2]白延年.水轮发电机设计与计算[M].北京:机械工业出社,2018.
[3]刘云.水轮发电机故障处理与检修[ M] .北京: 中国水利水电出版社, 2016.
论文作者:黄斌琦
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：轴承论文; 机组论文; 转子论文; 机油论文; 水轮发电机论文; 汽轮论文; 补气论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;