李 乐1 王胜强2
（1中国水电顾问集团桃源水电厂，湖南 桃源 415700
2中国水电顾问集团桃源水电厂，湖南 桃源 415700）
摘 要：水电站机械设备密封具有品种多样性、使用环境复杂性、应用广泛性等特点。密封的质量和使用是否规范将直接影响设备运行的可靠性和对环境的污染程度。本文以湖南沅水桃源水电站为背景，重点分析推力轴承渗油的原因，并提出了处理方法。
主题词：灯泡贯流式机组;推力轴承;渗油;分析;处理
1 前言
桃源水电站为湖南沅水最末一级，电站安装9台单机容量为20MW的灯泡贯流式水轮发电机组，于2014年10月10日全部投产。主机设备由浙江富春江水电设备股份有限公司设计和制造。投产至今已进行了三次C级检修，部分设备的渗漏问题未能彻底解决，特别是正推力轴承座随着运行时间的增长，各部位渗油问题有缓慢扩大的趋势。此问题不仅影响设备的安全运行，而且对生产环境造成一定影响。
2 正推力座结构介绍
桃源水电站水轮发电机组正推力轴承座分4瓣设计，组装后最大尺寸Φ2420×1380mm，分瓣合缝面密封采用Φ8mm橡胶密封条，合缝螺栓为M42不锈钢螺栓（其中轴向单排布置，径向双排布置）。推力轴承工地现场组装后固定在轴承支架上，与主轴整体吊入机坑内与管型座和导水机构进行定位。正常运行时，机组正向水推力通过12块正推力瓦传递至正推力轴承座上。
3 渗漏点位置及分布
渗漏点主要分布于推力轴承油盆分瓣合缝面根部和推力轴承座与推力轴承支架合缝面两处。特别是推力轴承座与推力轴承支架合缝面整个圆环面均有渗油。
4 渗油原因分析
4.1设备结构方面
（1）桃源水电站正推力轴承座形似盆状，分四瓣到货，工地现场整体组装。轴承座正推力轴瓦安装基础面（盆底）分瓣合缝处，受到轴承座筋板的影响，在螺栓拧紧时，如果未使用专用工具，拧紧力将受到一定影响。同时靠近机组轴心侧组装螺栓离合缝边缘距离为90mm，距离较远密封压紧度将受一定影响。二者原因叠加导致靠轴心侧合缝面未能完全压紧闭合，长时间运行后出现渗漏现象。
（2）正、反推理轴承座以轴承支架为基础与之连接，三者采用穿孔螺栓串联。机组转子、转轮安装后，主轴两端受力，产生变形。设计中发导轴承和反推力轴承，运行时无自调整能力。所以在安装时通过测量主轴挠度变化值，在反推力轴承座与推理轴承支架之间加装钢制和铜制调整垫，从而保证各部轴承与主轴的接触面及接触面积符合设计要求。以上结果虽然消除了主轴因变形而导致的影响，但是由于设计中反推力轴承座与轴承支架采用角密封，两设备之间加垫后，密封在整个圆环面中各方位压紧程度不一致，甚至由于安装累计偏差过大，导致部分位置未能完全接触，密封失去作用，产生渗油。
4.2密封材料方面
（1）橡胶是高弹性体，分子结构不饱和，易与空气中的臭氧、氧及其它活性物质发生化学反应，造成橡胶分子链断裂、交联等老化现象，从而使产品失去弹性，导致密封失效。橡胶的老化可分为：氧老化、热老化、臭氧老化、光效应老化等。结合组合轴承位置密封使用环境，老化原因主要有氧老化和热老化。其中热老化可引起氧化连锁反应，并加速其进行，对氧化的影响很大。组合轴承位置密封在较高温高的环境下长期运行，较容易出现密封老化，导致渗漏油现象的发生。
（2）推力轴承组装所采用的密封材料为橡胶密封。经查阅相关资料，设备安装期间所提供的密封材料只注明了材料的规格和是否耐油等性质，未详细说明为何种材质。材料性能可能不符合轴承部位使用条件。
（3）在安装期间密封条未按照规定进行储存，导致密封条受热、氧、阳光等因素影响，加速老化。实际验证，所供密封材料在常温下，散装放置在厂房安装间内，1年左右就出现了严重开口、变硬等现象，选用劣化后的密封材料也是导致的漏油的原因之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆密封条到货后若未按照物资管理办法对密封条进行有效分类，在安装时只注意密封条的尺寸规格，未进行密封条材质的辨别，存在耐油密封和不耐油密封混用现象。
4.3安装方面
（1）根据设备结构和安装特点，整个主轴与轴承组装体以管型座为基础进行安装调整，但是受到管型座、主轴挠度等设备安装偏差的累计叠加，在做推力轴承加垫调整时，加垫厚度过大（最大处加垫厚度达1.2mm），导致推力轴承与推力轴承支架结合面缝隙不均匀，密封压紧度不满足要求，则导致推力轴承座产生渗油。
（2）根据安装要求，主轴在转子和转轮安装后，对产生的挠度影响需要进行二次加垫调整，此工作在管型座内部进行。此时需拆除正反推力轴承座与推力轴承支架之间的临时连接螺栓，将三者分开，待数据测量完毕加垫后再进行最终组合。由于工作场所在管型座内部，空间狭小，观察、校核困难。同时由于轴承座与轴承支架加垫后两法兰之间存在自然间隙，组装时两法兰之间密封条是否有跳槽和剪切现象， 均不易观察和判断，若密封条安装不到位，则导致推力轴承座产生渗油。
5 处理措施
综上所述，造成推力轴承座渗油的原因有三个方面，分别是设备结构方面、密封材料方面和安装方面，解决其渗漏油，则须从三个方面着手，采取以下措施。
5.1设备结构方面，在现有机组设备基础上，对推力轴承座渗油在结构上的改变很难，本文中不做论述。
5.2密封材料方面，首先要保证密封材质的适用性，根据设备运行时温度最大变化范围、密封材料使用介质、密封材料最低保证使用年限等条件，联系密封生产厂家根据设备特点进行定制；其次根据正反推力轴承座与轴承支架调整垫的厚度计算出各部位密封压紧偏差，推力轴承座与推力轴承支架之间缝隙最大处的密封压紧值不能小于密封正常压缩量 ，偏差值过大时，虽然保证了缝隙最大处密封压紧量，但是间隙最小处由于压缩量过大，可能会出现密封受压损坏。对此可联系密封生产厂家根据具体测量数据，生产渐变密封（密封条直径渐变），保证各部压缩量基本一致。
5.3密封材料保管方面，材料保管要根据密封材料特征分类进行储藏，避免受到高温、阳光等环境损害。建立密封储存台账，记录购买时间、储存时间、使用部位、规格型号等信息，超过使用时间和标准的一律进行报废处理。
5.4安装方面，安装前应选用合格的密封材料，密封材料性能、存放时间、损坏程度等无法确定时禁止使用。设备组装时为防止密封掉槽，可在密封槽内涂抹稠度等级大于等于4级的润滑脂，用量保证密封组装时不掉槽即可，禁止使用502胶水等材料对密封条在槽内进行粘接固定。合缝面密封条禁止中间出现接头，现场粘接的密封圈整个圈体只允许有一个接头，且接头部位不允许出现错台，需平滑过渡。设备表面应清理干净，无杂物、毛刺。在机坑内进行密封更换时，应禁止人员从管型座上部竖井进入，以免杂物进入合缝面或轴承座内部。密封面进行组装时，应对正后缓慢合缝，如果在合缝过程中出现设备碰撞、合缝面相对位移过大、杂物进入时，应将设备合缝面分开检查无异常后，再进行后续工序。设备分瓣组合面应将全部螺栓按设计要求拧紧，特别是正推力轴承座根部空间比较狭窄位置，应用液压扳手等特殊工具进行紧固，最后测量合缝间隙0.02mm塞尺不能通过。推理轴承座与轴承支架合缝面应在拆除前对原加垫厚度数据进行测量和记录，正推力轴承座拆除后对主轴挠度进行重新测量，确定原加垫尺寸是否合适，同时此数据也作为密封直径选用的依据。
6 结论
针对桃源水电站推力轴承座渗油进行了原因分析，分别从设备结构方面、密封材料方面和安装方面指出了存在的问题，分析导致渗油的因素，并根据现有设备的现状，针对性从三个方面提出了解决措施，在机组检修时加以应用，解决其长期渗油的缺陷，具有实际的工程应用性。
参考文献：
[1]林孔勇 橡胶工业手册[M] 化学工业出版社，1993
[2]刘国选 灯泡贯流式机组运行与检修[M] 中国水利水电出版社，2006
[3] GB/T 15905-1995 六硫化橡胶湿热老化试验方法[S]
[4] GB 8564-88 水轮发电机组安装技术规范[S]
[5] DL/T5038—94 灯泡贯流式水轮发电机组安装工艺导则[S]
作者简介：李 乐（1982-），男，汉族，陕西汉中人，本科，工程师，研究方向：水电站机电设备维护检修管理等工作。
论文作者:李乐1,,王胜强2
论文发表刊物:《科技新时代》2019年11期
论文发表时间:2020/1/8
标签：推力论文; 合缝论文; 轴承论文; 桃源论文; 轴承座论文; 设备论文; 支架论文; 《科技新时代》2019年11期论文;