柴家峡水电站润滑油系统呼吸装置的设计

许凯文+刘恩喆

（南昌工程学院 江西 南昌 330099）

摘 要：润滑油系统是水电站水轮发电机组重要组成部分，机组轴承需用油来润滑和散热因此其都装在油槽内，用供油管道和排油管将这些油槽连接起来并在需要部位设置自动化元件和控制阀门，一起构成润滑油系统。本文设计一种呼吸装置，以解决轴承与大轴存在间隙，停机后润滑油管路润滑油排空，空气吸入油系统，形成油气混合的问题，防止事故发生。

关键词：水电站；油润滑系统；油呼吸装置

0引言

柴家峡水电站位于兰州西固区梁家湾黄河段干流，是黄河干流龙羊峡———青铜峡河段梯级开发规划的第18个梯级，上距八盘峡水电站17.7公里，距兰州市31公里。柴家峡电站以发电为主，电站装机四台，单机容量24MW，总装机容量为96MW，年发电量可达到4.91亿千瓦时。柴家峡水电站建成后，平均年发电量4.91亿千瓦时，对缓解兰州城乡工农业用电紧张的形势、改善周边地区生态环境将起到重要的促进作用。

1.水电站油系统的组成和作用

1.1润滑油系统

1.1.1组成：水轮发电机组由推力轴承，上导轴承，下导轴承。这些轴承（除部分轴承用水润滑外）是用油来润滑和散热的因此这些轴承都装在油槽内。根据机组形式的不同，轴承的结构也不同。悬式小型机组的推力轴承和上导轴承大多共用一个油槽；大型机组的推力轴承和上导轴承用的油槽是分设的；伞式机组推力轴承和下导轴承大多共用一个油槽；其他也有推力轴承，上导轴承，下导轴承，水导轴承各设一个油槽的。用供油管道和排油管道将这些油槽连接起来。并在需要的部位设置自动化元件和控制阀门，这样构成的整个回路称为润滑油系统。

1.1.2作用：

1）润滑，机组在运行中，轴颈与轴瓦或推力轴瓦与镜板接触的两个金属表面间，因摩擦会使轴承发热损坏，甚至不能运行。为了减少因这种固体摩擦所造成的不良情况，在轴与轴瓦间应建立一层油膜。因油有相当大的附着力，能够附在固体表面上，使其油固体的摩擦变为液体的摩擦，从而提高设备运行的可靠性延长石油寿命，保证机组的安全运行。

2）散热。油在轴承中，不仅减少了金属间的摩擦，而且还减少了由于摩擦而产生的热量。在机组的轴承油槽中设有油的循环系统，通过油的循环把摩擦产生的热量传给冷却器，再由冷却器中的水把热量带走，使轴瓦能经常地保持在允许的温度下运行。

1.2压力油系统

1.2.1组成：压力油系统主要包括调速器油压装置系统、快速阀门或主阀压力油系统、高压减载装置压力油系统。

1. 2.2作用。压力油系统的主要作用是传递能量。由于油的压缩性极小，操作稳定、可靠，在传递能量的过程中压力损失小，因此，水电厂常用它来作为传力的介质。把油加压后，用来开闭快速阀门（或主阀）和进行机组的启、停机操作等。在调速系统中，油用来控制配压阀、导水机构接力器活塞的位置。另外，有还可以用来操作其他的一些辅助设备。

2卧轴机组润滑油系统的运行

图1 卧轴机组推力轴承的润滑油系统

卧轴机组轴承润滑油，一般由安装在与机组轴线有一定高差的高位油箱采用自留方式向机组轴承供油。图1所示的推力轴承润滑油系统，由设在15m高的高位油箱供油，油流经推力轴承后回到3m高程回油箱，并经冷却后经过回油箱上的两台油泵打回到供油箱。如此往复向推力轴承供油各轴承的回油管上均装有示流信号器，当润滑油量小于设计对的整定值时自动报警。推力轴承润滑油系统采用高位油箱自流供油的方式，在机组较长时间的停机状态下，高位油箱仍有存油，故在较长时间停机后重新启动将更迅速，并能保证轴承润滑油油压稳定、供油量充足。

推力轴承的润滑油系统的高位油箱和低位油箱分别装有液位信号器1SL、2SL和温度信号器1ST、2ST，其触点动作，1SL有4个触点分别用于发高位油箱油位过低、高位油箱油位低、高位油箱油位正常和高位油箱油位高信号，2SL有两个触点分别用于发回油箱油位过低和回油箱油位高信号。由1STA温度信号器控制加热器的投入与退出。当高位油箱油温低于5摄氏度时，加热器投入，对高位油箱内的油加热，当油温到达15摄氏度时，加热器停止加热。在回油箱内装有冷却器，由2STA温度信号器控制 1YVD电磁配压阀的启动与退出，从而达到控制冷却水的投入与退出的目的。当回油箱内的温度高于20摄氏度时，1YVD电磁配压阀失磁，冷却水退出。

3原先存在的问题

运行中的贯流式水轮机卧室分布，水轮机导轴承采用油润滑，水轮机导轴承润滑供油管路比较复杂，由于轴承与大轴存在間隙，停机后润滑油管路润滑油排空，空气吸入油系统，形成油气混合。在下一次开机到稳定的过渡过程中，常常以下几个问题：

1、易造成水轮机导轴承润滑油泄漏，使润滑油损失较大。

2、漏油易引起厂内水源污染。

3、供油不稳定，造成大轴振动加大。

4、开机后由于漏油易造成再次停机。

4、润滑油系统加装呼装置

图2 润滑油系统加装呼装置结构示意图

4.1概述：该装置包括机组，所述机组的大轴外连接有轴瓦，轴瓦的上下两端分别通过供油管路连接重力油箱和轴承油箱 ；所述轴瓦与重力油箱之间的供油管路呈“U”字形，且“U”字形的底部连接呼吸管。

如上图所示包括轴承油箱1、油泵2、单向阀3、机组4、呼吸管5、重力油箱6、供油管路7、轴瓦8、大轴9，所述机组4的大轴9外连接有轴瓦8，轴瓦8的上下两端分别通过供油管路7连接重力油箱6和轴承油箱1，而重力油箱6和轴承油箱1之间设有油泵2和单向阀3，通过油泵2将轴承油箱1内的润滑油抽入重力油箱6内，重力油箱6内的润滑油在重力的作用下进入到大轴9和轴瓦8之间的空隙内，从而完成润滑作用；所述轴瓦8与重力油箱6之间的供油管路7呈“U”字形，且“U”字形的底部连接呼吸管5，通过呼吸管5可以对轴瓦8内的空气进行排出。

4.2改进方法：

上述机组的大轴外连接有轴瓦，轴瓦8与重力油箱6之间“U”字形供油管路7的底部加装呼吸管5，轴瓦的上下两端分别通过供油管路连接重力油箱和轴承油箱 轴瓦与重力油箱之间“U”字形供油管路的底部加装呼吸管，使开机过程中空气存在排气通道，而不会从轴瓦间隙挤出，有效的解决了漏油的问题，增加水轮机组开机的成功率，大轴振动减小。

4.3运行原理

正常情况下大轴9在旋转，大轴9与轴瓦8之间用润滑油润滑并有一定的间隙，轴承油箱1的油通过油泵2抽到重力油箱6，由重力油箱6通过供油管路7路送到轴瓦8，停机后供油管路7排空，再一次开机后期间的空气只有通过大轴与轴瓦排气，这样就造成漏油，轴瓦8与重力油箱6之间“U”字形供油管路7的底部加装呼吸管5，使开机过程中空气存在排气通道，而不会从轴瓦间隙挤出，有效的解决了漏油的问题。

5 结束语：

与现有技术相比，本设计方案通过油呼吸装置可以有效的解决开机过程中空气存在排气通道，而不会从轴瓦间隙挤出，有效的解决了漏油的问题 而且运行方式更加灵活，达到预期效果。

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