水轮发电机水导轴承防水技术改造与分析

摘要：我厂共有5台立式水轮发电机组，根据机组在运行中存在的一系列问题。在2011年对我厂尾水电站#1机水轮发电机组水导瓦改造获得成功后，今年又对我厂尾水电站#3机组进行改造。在轴瓦改造轴承的基础上，还对改造后的轴承在运行中的防止轴承顶部落水的问题，进行了进一步的探讨与改进。同时对水轮机蜗壳上盖螺栓经常向上冒水的问题进行改造，以及固定导叶的偏心螺丝的材质进行了改进，调速轴与传动机构容易松动位移的问题进行改造。本次改造为了防止前池来水中的杂物，损坏水轮机叶轮和导叶的偏心螺栓的问题进行改进，对前池拦洪栅的滤网进行了加固和加密工作。

关键词：水导轴承；防水；蜗壳；导叶；偏心螺栓；

中图分类号：TH133.3文献标识码： A

1轴承上盖和轴承内套的构造及防水作用

1.1立式水轮发电机组在运行中会经常遇到水带来的困扰，水轮发电机即离不开水但是有些部位又特别的怕水。如我们改造的水导瓦、发电机的绕组以及其它的一些电器元件都是非常怕水的，在清扫冲刷设备时用的水要是稍微不慎就会将粉尘或水渐入水导轴承内部，造成性能下降而损坏轴承，本次对此进行了技术改进。

图1、图2就是改造后的轴承与轴承内套结构图，为了阅图方便略去了部分尺寸线。

图1 轴承上盖加工图

图2 轴承内套加工图

1.2本次改造后的轴承上盖轴封部分的内圆尺寸，是小于轴承内套的内圆的，因此轴承顶部的落水只能从轴承上盖外部流掉，一但有意外的水渐入轴系缝隙中，此水也只能进入轴承上盖轴封内向下流淌。由于轴封部分是镶嵌在轴承内套里边的，并且轴承内套的内壁上均匀的加工了6道泄水槽。渐入轴封内部的水在旋转力的作用下，会很快经泄水槽流到轴承底部落到水轮机的盘根座上，该水就这样绕过轴承确保了轴承的安全稳定运行，彻底摆脱了水的威胁与困扰。

2水轮机蜗壳上盖容易冒水问题的改造

水轮机固定控制进水量的导叶螺丝在以往运行中，经常发生由水轮室向水轮机蜗壳上盖冒水，致使机壳上盖泥沙堆积及其不清洁，因为原来的螺丝只能起到固定导叶的作用，没有密封水的作用，原来的螺丝是由三部分构成，最上面是一个普通的螺母，中间为一个螺杆，下面又是一个螺母，很难把它紧牢。不但不能防水而且在机组振动时也经常发生螺母松动的现象。借这次改造的机会对导叶螺丝也进行了改进，从新设计了螺栓，改进后的螺栓既有固定导叶的作用，同时也兼具防水的功能，在螺丝的受力面和机壳上盖之间增加了一道密封胶皮垫圈。由于采用了螺栓螺母为一体的可以有效的防止螺栓的松动现象发生。见图3导叶螺栓加工图。

图3 导叶螺栓加工图

3 固定导叶偏心螺栓的改进

从前的水轮机固定导叶的偏心螺栓在运行中经常发生断裂现象，刚刚检修后的发电机组没有几天就会发生偏心螺栓断裂故障，被迫停机检修更换导叶偏心螺栓，即浪费了材料而且也增加了检修人员的劳动强度。在本次改造中将原来普通碳钢的螺栓改为不锈钢螺栓，螺栓的机械强度得到了很大的提高，并且不锈钢螺栓的耐腐蚀的能力也很好，改造后的导叶螺栓运行至今未发生断裂情况。大大延长了机组的检修周期，既节省了财力物力的同时也减轻了员工的劳动强度，机组的运行稳定性得到了大幅度提高。见图4导叶偏心螺栓加工图。

图4 导叶偏心螺栓加工图

4 调整导叶进水量调速圈固定键的改进

4.1 调速圈在水轮机组中承担着水轮机负荷的调整，是水轮机组的灵魂，它的好与坏直接影响整台机组的发电量。机组在运行中经常会遇到由于调速圈的固定键松动而导致发动机组的负荷不能正常的调整，严重影响了机组的发电量。

4.2原来机组调速圈的拉杆和轴套与调速轴之间的配合是：调速轴与轴套之间分别开有键槽，中间有一块键将两者衔接接起来，由于安装地点的约束它们之间并不能采用紧配合，它们之间是带有一定的间隙的。这样运行中的机组，在正常的调整负荷时它们之间就会经常发生相对的运动和磨损，时间久了它们之间的间隙就会越来越大。因此在操作调速圈调整负荷时，调速轴的旋转角度和调速圈的旋转角度将失去同步（也就是说当仪表显示调速圈的开度为90%的时候，水轮机下面控制进水量导叶的实际开度不是90%）也就是我们平时说的丢角度，丢角度也同样会造成发电机不能满发而影响发电量。

4.3将原来的单条键改造为双条鸳鸯键：因为原来采用的单块独立金属键，安装时无法将该键打紧的缺陷。改进后采用2块金属键的设计，给其命名为鸳鸯键。见图5 鸳鸯键加工图

图5 鸳鸯键加工图

4.4鸳鸯键的结构与工作原理：该键如上图所示在设备安装时键槽方向是上下竖直布置的，2块键在键槽中左右布置，键两端的宽度加工尺寸不等，即每块键的几何形状都是一端大一端小，也就是说2块键都带有稍度，但是键的厚度相等。在安装调速圈的拉杆和调速轴的外套时，可以很方便的将2块键事先放置到键槽内，然后再将调速圈的外套套装在调速轴上。此时为了安装方调试方便不需要将键锁紧，2块键的大头与小头相互配合，当调速圈与调速轴安装调试合格后，将上述两块键相向打紧。由于两键的受力方向如上图所示，相向运动的结果使键的有效宽度增加，因此调速圈的外套和调速轴就被该键牢牢锁死，彻底解除了该处容易松动的隐患。

5 前池拦洪栅的加固加密工作

水轮机的工作水源是由前池经过拦洪栅的过滤后，流到水轮机冲动水轮机叶轮工作的。所以拦洪栅的优劣直接会影响到导叶的安危，以前对拦洪栅的重视程度不够，经常有杂物经过拦洪栅流到水轮机叶轮内，将水轮机叶轮和导叶损坏，造成频繁的停机故障。借此机会也对前池拦洪栅进行了加固，并且对滤网密度不够的地方利用钢筋进行了加密焊接，确保了水源的来水质量有效的保护了导叶和水轮。

6结束语：

综上所述，改造后的水轮机组由于结构上发生的变化，机械零部件间的配合得到了更加合理的改善，所以该机组在今后的运行中，就不会因为水轮轴上水问题而影响轴承的运行，再也不用人为的去限制负荷了，从此彻底解决了困扰电站20余年的老大难问题，也填补了水轮机组轴瓦和轴承并用的空白。该机组已通过试运行的检验，于2012年06月10日满载运行以来，机组状况一直很好。尤其等到汛期的时候，该机组的优势会更加的突出，也会为公司创造丰厚的效益，值得推广。