懸浮式受油器技改方案探討

陸志呈，徐藝恩

（廣西西江集團(tuán)投資股份有限公司貴港發(fā)電廠，廣西 貴港517302）

1 問(wèn)題由來(lái)

某電廠燈泡貫流式機(jī)組，投入運(yùn)行已經(jīng)近20年，在投產(chǎn)前期受油器運(yùn)行正常，至2006年開(kāi)始機(jī)組受油器發(fā)生故障，導(dǎo)致受油器油管全部斷裂，上游側(cè)滾珠軸承表面損壞脫落，殼體與受油器軸卡死等嚴(yán)重后果。電廠共4臺(tái)機(jī)組受油器陸續(xù)出現(xiàn)類(lèi)似故障，故障破壞程度各有不同，故障發(fā)生最短時(shí)間間隔僅一周。

受油器采用懸浮式結(jié)構(gòu)，在國(guó)內(nèi)非常罕見(jiàn)。受油器圖和照片如圖1所示。

圖1 受油器圖和照片

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)受油器故障的主要原因是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，前油腔產(chǎn)生了較大的油壓，此油壓產(chǎn)生的軸向推力通過(guò)受油器殼體傳導(dǎo)到軸承上，而該向心滾珠軸承不能承受很大的軸向力，從而導(dǎo)致軸承損壞。

如需從根本上解決受油器故障，必須減少漏油量，減少前油腔油壓，或者減少殼體傳導(dǎo)給軸承的軸向力。該機(jī)組受油器結(jié)構(gòu)特殊，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析、比較，我們提出四個(gè)技改方案，最終選擇了第一方案進(jìn)行了實(shí)施，第二方案作為備選方案。

2 技改方案一

技改方案一是利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，因地制宜，盡量少改變受油器以外的其他結(jié)構(gòu)，通過(guò)局部改良設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題，改造方案圖如圖2所示。

圖2 技改方案一改造方案圖

技改方案一的主要措施是加長(zhǎng)受油器軸，軸加長(zhǎng)后，上游側(cè)增加一端蓋，在殼體端蓋與軸之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)密封，從而將原一個(gè)前油腔分隔為二個(gè)油腔，確保上游側(cè)油腔的油壓能夠控制在較小范圍內(nèi)。

原受油器上游側(cè)密封段長(zhǎng)度36 mm，長(zhǎng)度較短，這也是原結(jié)構(gòu)漏油較大的原因之一，該技改方案同時(shí)將該密封段長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)到60 mm，該處環(huán)形縫隙漏油與長(zhǎng)度成反比，通過(guò)加長(zhǎng)環(huán)縫長(zhǎng)度后，漏油量可成比例減少，則上游側(cè)的漏油量可減少原來(lái)的40%。下游側(cè)的腔體與轉(zhuǎn)輪內(nèi)低壓油相通而且沒(méi)有面積差，即使漏油量大一些也不會(huì)產(chǎn)生大的軸向力。

通過(guò)這些措施可以基本避免由于前腔壓力產(chǎn)生的軸向力傳遞給滾珠軸承，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，前腔壓力油產(chǎn)生的軸向力傳遞給滾珠軸承可減少約80%。

采用技改方案一的制造難度相對(duì)較大，特別是殼體的五檔內(nèi)孔的同軸度要求在20 μm內(nèi)，常規(guī)加工手段難以達(dá)到。該技改方案需要從加工工藝方面采取一定措施，比如采用內(nèi)孔一次裝夾定位加工成型，使用特殊工裝等來(lái)確保達(dá)到圖紙要求。

3 技改方案二

技改方案二是采用目前國(guó)內(nèi)燈泡貫流機(jī)組常用的浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有受油器結(jié)構(gòu)整體更換。浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)受油器需要設(shè)置底座，底座固定，浮動(dòng)瓦隨著轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)而擺動(dòng)，浮動(dòng)瓦外側(cè)與固定座有一定的浮動(dòng)間隙。

技改方案二的方案圖如圖3所示。

圖3 技改方案二改造方案圖

浮動(dòng)瓦受油器需要在燈泡頭地板上設(shè)置底座，底座需有一定的剛性，需對(duì)原燈泡頭地板支撐進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)原布置在燈泡頭地板下方的漏油箱、水泵等設(shè)備，在受油器改造后需要移出另設(shè)安裝位置。

受油器底坐設(shè)置在燈泡體內(nèi)，機(jī)組充水后燈泡體有一定上浮量，會(huì)導(dǎo)致受油器底座同步上浮，所以該方案需要實(shí)測(cè)燈泡體在充水后的上浮量，或者在燈泡體充水狀態(tài)下安裝受油器。

浮動(dòng)瓦受油器的漏油管需從燈泡頭底部通過(guò)水輪機(jī)豎井引出至水輪機(jī)廊道層，需要水輪機(jī)豎井上開(kāi)孔。

轉(zhuǎn)輪輪轂內(nèi)部油壓的維持是通過(guò)受油器上部一裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，改造成浮動(dòng)瓦受油器后則需取消該裝置，所以需要在廠房上部另外設(shè)置一個(gè)輪轂高位油箱，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪輪轂油壓維持在一定范圍內(nèi)。

該方案采用國(guó)內(nèi)燈泡貫流機(jī)組普遍使用的浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)，可供參考的經(jīng)驗(yàn)較多，受油器本身技術(shù)難度不大，但相關(guān)配套設(shè)備改動(dòng)較大。

4 技改方案三

技改方案三從解決原向心滾動(dòng)軸承不能承受較大軸向力角度出發(fā)，將上游側(cè)軸承改用角接觸球軸承，角接觸球軸承通常成對(duì)使用，方案三如圖4所示。

圖4 技改方案三改造方案圖

角接觸軸承既能承受徑向力又能承受軸向力，能夠承受在極端工況下前腔產(chǎn)生的軸向力。由于增加了一個(gè)軸承，所以需加長(zhǎng)受油器軸長(zhǎng)度，側(cè)向彈性支撐需要適當(dāng)增加蝶簧數(shù)量，以抵消增加的摩擦力。下游側(cè)軸承仍然采用向心球軸承。

該方案采用的角接觸球軸承相對(duì)徑向游隙會(huì)稍大于向心球軸承，這一點(diǎn)上不利于軸與殼體的配合。

5 技改方案四

技改方案四是考慮取消2個(gè)球軸承，在受油器殼體內(nèi)表面離心澆筑一層巴氏合金，巴氏合金層加工后厚度為3 mm，可大大增加外殼與軸的磨合性能。巴氏合金塑性好，本身易于磨合，其組織中含有SnSb硬顆粒，對(duì)軸徑表面起磨合作用，經(jīng)過(guò)短時(shí)間的磨合后外殼與軸會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。

考慮到受油器殼體重量較重，可能會(huì)產(chǎn)生偏磨，在殼體下方設(shè)置支撐，方案四如圖5所示。

圖5 技改方案四改造方案圖

方案四需在下部增設(shè)支撐，這一點(diǎn)與方案二采用浮動(dòng)瓦受油器方案相似。

6 方案比較

方案一改造僅局限于受油器，仍沿用原來(lái)的結(jié)構(gòu)，采取局部改良來(lái)解決問(wèn)題，改造范圍較小。方案二整體更換原受油器結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要外移漏油箱，在水輪機(jī)豎井上開(kāi)孔接管，需要另外安裝高位油箱，有較多的管路需要增設(shè)。從改造范圍和現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量來(lái)說(shuō)，方案一小于方案二。

方案一對(duì)于原來(lái)結(jié)構(gòu)基本保留，沒(méi)有從根本上改變受油器及轉(zhuǎn)輪供油的方式，原有的受油器結(jié)構(gòu)小巧，除了滾珠軸承易損壞的問(wèn)題，其他使用情況比較正常。方案二要改造的范圍更大，相對(duì)來(lái)說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)稍大。

改造難度上，方案一的總體難度較小，但其受油器制造難度較大。方案二由于改變的范圍較大，總體難度稍大，但受油器結(jié)構(gòu)常規(guī)，制造難度不大。改造成本上，方案一的成本低于方案二。

方案三主要對(duì)于2個(gè)技術(shù)點(diǎn)有所擔(dān)憂，一是角接觸球軸承的徑向游隙比原向心軸承有所增大，二是采用3個(gè)軸承后的穩(wěn)定性問(wèn)題。方案四，由于同樣需要設(shè)置底部支撐，結(jié)構(gòu)上又不如方案二浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)。所以，我們認(rèn)為這二個(gè)方案還不夠成熟。

7 結(jié)論

前2個(gè)方案技術(shù)上都是可行的，但由于方案一具有成本較低，實(shí)施時(shí)間周期較短，改造的范圍較小的特點(diǎn)，電廠首先將方案一定為實(shí)施方案，將方案二作為備選方案。

通過(guò)對(duì)不同方案的分析、比較，使我們透徹掌握其技術(shù)特點(diǎn)的同時(shí)，也能夠得出最合適的結(jié)論。在此，希望能給業(yè)界同仁以啟迪和借鑒。