前言
长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第11级电站，,电站装机容量2600MW，由四台单机650MW的水轮机组构成，额定水头200m，额定转速142.9r/min，该机组机架采用伞式设计，从上至下分别设置上导、推力和下导轴承，其中推力轴承自2017年底四台机组全部投产运行以来，长期出现油雾外泄导致转子中心体至转子下部油污严重，附着凝结在发电机定子、转子、风闸及下机架表面。这种现场带来的后果：1、由于风洞内温度较高，凝结的油污会四处飘散，使现场地面十分湿滑，造成巡检和维护人员在风洞内工作时摔倒的风险；2、由于附着在设备上的油污，极大的增加了每年检修时对设备清扫的工作量，同时花太多时间、精力清扫设备油污，会使得其他检修项目的工作质量下降，不利于保证整体检修的质量；3、油雾长期外泄也会导致推力轴承内油量减少，极有可能因为对推力瓦的润滑和冷却能力下降而出现烧瓦的现象；4、形成的油雾会飘散凝结在发电机空冷器的散热片内，在这些细小的空间之内极难清理，积少成多之后，会使空冷器的散热效率大打折扣，使得发电机工作温度上升，影响机组长期安全稳定运行。
1推力轴承油槽设计形式
该机组推力轴承采用无筋瓦镜板泵自循环的冷却方式对机组推力轴承内的润滑油进行冷却，内循环通过机组运行产生的自身压差将推力油槽内上部的热油通过管路泵入下机架设置的冷却器，再通过冷却器内部的冷却水管将热量进行交换，再输送回推力油槽下部，由此将推力轴承运行时产生的的热量进行交换，使得推力油槽内部的温度稳定在合适的区间，以保证推力轴承能够长期稳定运行，推力一共设置有18块推力瓦，推力油槽设计直径6.38m，推力轴承油槽内设计总的用油量约16.4m³，最低用油量约14.1m³，所以在长期的运行中如果存在甩油溢出或者油雾大量逸出的情况，会使得推力油槽内用油量不足而导致对推力的润滑和散热能力不足，造成瓦面温度上升的情况，长期高温运行会使推力瓦变形，使得其发热加剧形成恶性循环，导致振动摆度增加，使得机组处于不稳定的运行状态之下，严重威胁机组本质的安全。
2油雾的产生原因
机组在运行起来之后，推力镜板和推力瓦一直相互摩擦，此时油槽内的透平油会渗入摩擦的接触面之间，使之润滑减少摩擦力，同时带走摩擦产生的热量，这部分热量会使油槽内部温度升高，温度上升之后会使透平油分子间运动增加，黏度下降，再加上推力轴承在不停的扰动油槽内的透平油，造成各部件与透平油发生碰撞，飞溅的油滴会膨化形成更细小的油雾。
3油雾的外泄原因
3.1、推力轴承位于转子下方，由于机组在转动之后推力轴承油挡密封处于机组风路负压区，油雾在压差的作用下会加剧向上运动的趋势，而油挡的密封随着机组长期运行磨损后出现间隙增大的情况，因此在风洞内负压的作用下极易造成推力轴承油雾逸出的情况。
3.2、机组转动之后，推力油槽内的透平油在内循环的扰动下，有一部分油会漫到稳油板上方，造成一部分油积攒在稳油板的上部，而油槽盖的接触式密封在使用多年之后，随动弹簧已经老化无法复位，使得接触式密封已经与大轴存在较大的间隙，机组在转动的时候，由于内部各部件与透平油的碰撞会进一步加重了油从油槽盖间隙处外泄的情况。
3.3、机组吸油雾装置本体也有油雾溢出，极可能是由于油雾产生过多，速度过快，吸油雾装置过滤网无法及时有效将大量油雾处理，也就是吸油雾装置本身的处理能力和油雾产生的量不匹配，造成少量油雾逸出。
3.4、推力头上部一周设置了8个平压孔，其设置的初衷是消除稳油板上下空间的压力差，减少油槽内部透平油的扰动，而目前看来这些平压孔形成了稳油板下部到上部的油路，使得稳油板下部的油通过平压孔流到了稳油板上部。
3.5、在推力轴承油槽盖在对称的两个方向设置了两个呼吸孔，呼吸孔随着管路直通定子下部空间，在这里也存在少量的油雾会随着呼吸孔的管路逸出到外部空间。
4处理方案
4.1、优化并更换推力油槽内稳油板前端稳油盖，更换为密封性能和防油雾效果更好的油挡密封；新的油挡密封内侧采用四层铜质梳齿式密封，相比以前的玻纤塑料压板经过改良材质能够提升油挡密封在机组运行时的抗磨性能，增加使用寿命，减少维护更换的频率，同时相比之前的稳油盖密封1.7mm左右的间隙，此次安装新的油挡密封把安装间隙控制在0.5-0.7mm，同时在新的油挡密封顶部设计加装了一个前伸的油挡盖，相比之前的稳油盖新的油挡密封极大的提高了密封性能，能够明显的减轻油槽内油雾逸出的现象。
4.2、稳油板设置4个φ114平压管，将油槽内部一周四个坐标轴方向上的稳油板取下，分别加工4个合适尺寸的孔口，再将平压管用螺栓固定在稳油板下方，使得稳油板上部积攒的透平油可以通过设置的4个平压管流到稳油板下部，控制稳油板上部积攒的油量，从而防止油从油槽端盖间隙处溢出；
4.3、在吸油雾装置前端管路增加节流阀门，通过阀门控制管道内流量，使得吸油雾装置处理的能力和管道内的油雾量匹配，减少油雾处理管道内积攒的油雾逸出；
4.4、封堵推力头上部平压孔，将原来设计的平压孔用直径合适的螺栓封死，并打上螺纹锁固剂，防止运行时将螺栓震松掉落，损坏推力轴承。封堵平压孔可以减少油从稳油板下部到稳油板上部的油路，从而控制稳油板上部的油量，间接的减少油雾从端盖密封逸出的情况。
4.5、在油槽盖的呼吸孔管路出口处增加油气分离器，将管路内的油雾过滤出来，以减少这一部分的产生的油雾，同时不影响油槽呼吸孔的作用。
5结语
水轮机推力轴承对机组安全稳定运行起着至关重要的作用，本文对水轮机推力轴承油槽油雾外泄的情况进行了分析讨论，从推力轴承及油槽的结构、油雾产生原因和途径的角度出发，提出了改良油挡形式、减少油路溢出途径的解决方案，将改造方案应用在长河坝4号机组，运行至今，机组推力油雾外泄情况得到了明显的改善，油槽盖和下风洞设备表面附着油雾减少，下机架盖板油污积攒的情况消失，推力油槽油雾外泄的情况已经初步得到解决，下一步还要继续观察。后期对方案还将继续优化，计划在油槽盖板接触式油封下方增加强风补气，形成一道气封，以此对油雾外泄的治理方案进一步完善。相关问题还需要行业内人员共同研究，将此类问题完全解决，以保证机组长期保证安全稳定的运行状态。
参考文献
[1]刘小兵，水力机组及其调节、安装、检修与水电站经济运行和维护M.成都，四川科学技术出版社,2002
[2] 杨举;王涛;周峰峰;蔡佳恒，葛洲坝水电站发电机推力轴承油雾防治分析J，人民长江2018（17），103-106
作者简介：
林挺（1995-），男籍贯到市：四川省南充市人民族：汉，职称：助理工程师学历：大学本科研究方向：水电站机械动力设备
