1、2023 年第 3 期2023 Number 3水电与新能源HYDOPOWE AND NEW ENEGY第 37 卷Vol37DOI:10 13622/j cnki cn42 1800/tv 1671 3354 2023 03 005收稿日期:2022 03 18作者简介:韩杨，男，工程师，从事三峡电厂压缩空气系统、排水系统、调速器系统维护检修工作。水电站发电机风洞油雾处理技术研究韩杨，淡洋(三峡水力发电厂，湖北 宜昌443133)摘要:针对某大型水电站发电机风洞内油雾的产生威胁安全运行，经细致检查与深入分析其原因，采用一整套复合油档及油雾净化机替代原油雾吸收装置，将原密封齿更换为更耐磨、密封
2、性能更好的材料，并增加“T”型密封齿后端的弹簧数量，将从油槽侧面出线改为从油槽的上部几个位置分组引出。该处理方案有效解决了发电机风洞内的油雾污染现象，改善了发电机的运行环境与一线生产人员的工作环境，提升了运行安全性。关键词:风洞;油雾处理;水电站;环境保护中图分类号:TM31文献标志码:A文章编号:1671 3354(2023)03 0018 04Treatment of Oil Mist Problem in Wind Tunnel of Generators in Hydropower StationsHAN Yang，DAN Yang(Three Gorges Hydropower Pl
3、ant，Yichang 443133，China)Abstract:The occurrence of oil mist in wind tunnel of generators in hydropower stations will threaten the safe operationof the stations Based on careful inspection and in-depth analysis，a comprehensive treatment scheme is proposed Acomplete set of composite oil baffles and o
4、il mist purifier are used to replace the original oil mist absorption device Theoriginal sealing teeth are replaced with materials with better wear resistance and sealing performance Also，the numberof springs at the rear end of the T shape sealing teeth is increased The original sideway outgoing mod
5、e of the oil tank ischanged to the upper outgoing mode in groups The proposed treatment scheme effectively solves the oil mist pollution inthe generator wind tunnel，which greatly improves the operation condition of the generators and the working environmentof the front-line production personnel，and
6、improves the operation safetyKey words:wind tunnel;oil mist treatment;hydropower station;environmental protection水轮发电机组的推力轴承是利用液体润滑承载原理的机械部件。发电机由于轴承转动部分的高速旋转产生摩擦热，导致油温升高，油受热膨胀，油位增高，并使溶入油中的水分汽化，促使油雾产生。由于高速转动不断搅动油槽内的油，加大了油与空气的接触面积，加剧油雾化程度，随着油雾的不断形成，油槽内气压高于外部气压，油槽内外的气压差使油槽内的油雾向油槽外溢出，最终导致发电机风洞内出现油雾现象1。本
7、文重点介绍发电机风洞油雾处理方案。1水电站发电机风洞油雾的危害水轮发电机运行中推力轴承长期的油雾溢出会造成油雾和灰尘长期吸附在定子、转子绝缘层上造成腐蚀，使其绝缘性能下降，极易造成发电机定转子线圈短路或击穿，威胁发电机的安全运行。油雾与灰尘在定子铁芯通风沟和转子磁极通风沟处堆积，也会造成发电机通风散热变差，严重影响发电机的散热效果2。长期的油槽油雾外溢，造成了透平油的浪费，并污染了发电机风洞环境，增加了机组的运行成本和维护的工作量。2水电站发电机风洞中油雾的处理方式某大型水电站发电机组自投产以来，风洞内部的油雾较严重，特别是下风洞的地面以及下机架支臂、定子线棒及纯水冷却管等部位，在机组长时间的
8、运行后，81韩杨，等:水电站发电机风洞油雾处理技术研究2023 年 3 月形成了较多的积油。21发电机风洞中油雾的检测要解决发电机风洞内油雾问题，需要弄清油雾的溢出点和流向，通过封堵漏点和吸排结合的方式来解决油雾四溢的问题3。根据下风洞内机组的结构和环境，需要对机组油槽及转子空间的风压、风速及油雾浓度进行检测，通过检测结果来确定油雾的溢出点和流向。根据下风洞内机组的结构和环境(如图 1 所示)，对机组油槽及转子空间的风压、风速及油雾浓度进行检测时的测点布置(如图 2 所示)和作用如表 1 所示。图 1下风洞内机组的结构和环境图 2测位置示意图2 1 1风压测量在推力轴承密封盖上，圆周均匀布置
9、6 个压力监测探头。压力传感器可选用高精度压力传感器，将传感器探头前端置于图 4 测量位置处，通过线缆连接至显示仪表，在显示仪表直接读数，测量出来的数值即为表压。2 1 2风速检测机组运行时，机坑内所有可以安全去人的位置都可以检测。如转子下端下支架支臂、环形过道，以及冷却器出风风速等。因为风速具有方向性，现场需手动调整风速仪方向，才能测出风量大小;不能安全去人的地方不能测量。表 1传感器测点布置和作用序号 测量类别测点布置作用123风压油槽盖上部，靠近大轴中心 测量负压区压力情况油槽盖内部，密封齿之间测量密封盖压力情况油槽盖内部，迎油面测量油槽内部压力情况4567风速油槽盖上部，靠近大轴中心
10、测量负压区风速情况下机架中心体外圆处测量风循环情况下机架支臂测量风循环情况定子线棒(下风洞环形走道处)测量风循环情况89101112131415油雾浓度油槽盖内部，迎油面测量油槽内部油雾情况油槽盖上部，靠近大轴中心测量油槽盖处油雾情况油槽盖内部，密封齿之间测量密封盖油雾外溢情况下机架中心体外圆处测量油雾循环情况下机架支臂测量油雾循环情况定子线棒(下风洞环形走道处)测量油雾循环情况定子机座内部(机座检查孔内部)测量油雾循环情况空冷器出风口测量油雾循环情况测试仪器采用手持式风速仪进行测量。测量方法:制作 2 根支撑架，在支撑架上系有 3 根钢丝绳，每根钢丝绳上系有 3 根布条，将支撑架放在 2个下
11、机架支臂之间的盖板上。在机组运行时，转子旋转，根据布条飘扬的方向确定风向，根据确定的风向采用手持式风速仪进行风速的测量。2 1 3油雾浓度检测采用油雾浓度探测仪对图 1、图 2 所示位置、D、E、F、G 进行检测。通过多点测量，记录相应位置数据，制表画图进行分析(如图 3、表 2 所示)。22发电机风洞中油雾的检测数据分析结论通过对某大型水电站机组风洞油雾的检测数据分析发现，发电机推导油槽是油雾形成的主要源头，油雾从推导油槽溢出的主要原因包括4:1)现有的油雾吸收装置本体存在密封不严、吸收效果差的问题;2)油槽盖板与推力头密封不严;3)通过油槽壁的推力瓦 TD 引出线接头密封不严。91水 电
12、与 新 能 源2023 年第 3 期图 3风洞油雾浓度变化曲线和压力变化曲线表 2风速平均值测量位置数值测量位置数值测量位置数值1 18 32 15 23 14 31 22 42 23 03 24 01 32 52 33 03 33 21 43 62 42 83 42 51 55 42 54 83 54 5环形走道4 923发电机风洞中油雾处理方案针对上述外溢原因，做出以下改进措施:1)采用一整套复合油档及油雾净化机替代原有油雾吸收装置5(图 4、图 5 所示)其具体的技术特点如下:图 4复合油档及油雾净化机模拟安装效果图采用复合过滤式随动密封油挡，上下设有两层随动分瓣密封体，上层为自润滑碳素
13、材料，该密封体具有耐温、自润滑性等特点;下层采用复合密封体。推力油挡上下座圈采用铸铝材料，共分 12 瓣;同时推力油档采用绝缘方式以阻断轴电流。在挡油筒下端设有下挡风板，采用点焊方式进行固定。图 5复合油档及油雾净化机结构图在推力油槽下面的大轴观察孔采用密封门方式进行封堵，在上大轴观察门上设有风量调整板，用来调整推力头上平衡孔的进气量。油雾净化机布置在机组下机架支臂附近;油雾净化机与推力油档之间通过塑料软管连接，透明塑料弹簧软管;在推力密封盖外侧均匀分布的吸油雾口，通过透明塑料软管与主吸油雾管道连通至油雾净化机。净化机采用变频技术调整风量，启动及停止信号为节点信号(参考常开)，机组运行前启动油
14、雾净化机，机组停机后延时停止净化机工作。油雾净化机由 1 台主控制箱集中控制，安装在风洞外围的墙壁上。鉴于原来的 L 型挡油板未起到挡油的作用，反而增加了油雾的膨化，暂时不安装。为阻断轴电流把合螺栓增加绝缘套，座圈下设分瓣绝缘法兰垫，定位销钉采用绝缘销钉。分瓣防风挡油环主要解决冷却风对动静密封处油雾的影响，同时也避免摩擦副内部的漏油外甩;同时在02韩杨，等:水电站发电机风洞油雾处理技术研究2023 年 3 月分瓣防风挡油环上设有 2 个带有密封盖的塞尺检测孔，用于检测摆度传感器安装距离。分瓣密封体在把合处采用防折断技术，以防止拆装过程中对榫舌的损坏而漏油。为了阻断分瓣密封体与导槽之间的油路通路
15、采用轴向压力器技术。为了提高分瓣密封体的追随性采用滚动定位技术。合理分布吸油雾口、对油挡进行合理化设计及根据摩擦幅空间尺寸增加密封层数消弱冷却风所形成的负压对油雾外溢的影响。取消呼吸器。选用 3 台高效油雾净化机对即将外溢的油雾进行捕捉，油雾净化机采用多单元净化方式，被捕捉后的油雾形成液态油后自动排回油槽6。油雾净化机采用集中控制，由用户提供启停开关量节点信号，油雾净化机采用多级净化技术7。针对机组结构特点、冷却风形成的负压来考虑的，因此油槽盖的座圈是采用复合式的结构，即在现有机组允许的空间内增强了抗冷却风形成负压的能力8。为解决内挡油筒处的油爬现象，将 U 型环槽内部的丝堵进行密封处理。2)
16、更换原推导油槽盖“T”型密封齿，将原密封齿更换为更耐磨，密封性能更好的材料，其次对“T”型密封齿后端的弹簧数量进行增加，在每根“T”型密封齿后端均增加弹簧数量，不改变弹簧总体力量要求，并保证弹簧均匀性。3)目前推力瓦 TD 引出线是从油槽的侧面引出的，存在的问题是 TD 引出线会出现虹吸现象，增加油雾的产生，建议将推力瓦 TD 引出线从油槽的上部引出，具体的路径如图 6 所示:将目前的从油槽侧面出线(蓝色线所示)，改为从油槽的上部出线(如绿色线所示)，TD 的出线同样采用分组出线的方式，从几个位置出线。3发电机风洞内油雾处理效果发电机推导轴承油雾整治项目实施后，对实施机组上风洞排水沟、空冷器下部水槽内、下风洞地面、线棒冷器水管、下导 TD 引线、油雾吸收装置都进行了检查，检查情况如下:1)下风洞内的用油设备及油槽本体未见明显漏点，包括油槽本体、高压油减载系统油管路及阀门，推导外循环冷却器油管路法兰及阀门，推导油槽加排油管路法兰及阀门等各部位连接正常，未见渗漏点。图 6TD 引线布置示意图推导油槽推导、下导各 TD 引线接头处无油滴悬挂现象，新油雾吸收装置无明显油雾溢出现象。空冷器水槽底
