水輪發電機軸承油槽油霧的收集方法及油霧收集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水輪發電機，尤其涉及一種水輪發電機軸承油槽油霧的收集方法及油霧收集裝置。
【背景技術】
[0002]水輪發電機組軸承油槽，因結構設計形式、制造安裝質量以及運行工況等因素的影響，運行中存在甩油及油霧溢出現象。不管是早期機組還是近期機組、國內外的機組，立式或臥式機組均會出現油霧困擾問題。
[0003]油霧形成原因分析:水輪發電機組在運行過程中，油槽中的潤滑油會被高速運轉的部件甩出，使油飛濺和霧化，當油霧聚集到一定程度，油槽內空氣壓力升高，油霧就會從密封部件與轉動部件結合的薄弱處溢出，包括軸承油槽蓋與大軸間縫隙、呼吸孔、油槽蓋板接縫處、內擋油筒等，導致大量油霧在發電機內部彌漫，在定子、轉子絕緣層上形成油霧附著層造成腐蝕，使其絕緣性能下降，極易造成發電機定子轉子線圈短路或擊穿，威脅發電機的運行安全。油霧附著灰塵在定子鐵芯通風溝和轉子磁極通風溝處堆積，造成發電機通風散熱變差，嚴重影響發電機散熱效果。另外也會與碳刷粉末在滑環室結合形成油污，附著在刷架和集電環支架上，致使接地短路，嚴重影響機組的安全和運行。歷年來各電廠技術人員針對清除油霧問題采取多種措施。有些措施短期能取得一些效果，運行一段時間則無法有效解決此問題。
[0004]目前各電站一般采用以下手段對油霧進行處理:
[0005]I)設置呼吸器
[0006]在水輪發電機冷卻油槽蓋外壁上安裝呼吸器，呼吸器內部有互相交錯的擋板，油槽內溢出的油霧沿著擋板排出，其工作原理是延長油霧的溢出路線，使部分油霧凝集在呼吸器擋板壁上，對減少油霧溢出會產生一定的效果；
[0007]2)改善油槽內部結構，減小油面波動，防止油霧溢出
[0008]詳見《防爆電機》2012.NOI作者宋洪占的《立式水輪發電機軸承防甩油及油霧溢出結構分析》一文增加擋油管的剛度、圓度，防治運行時與轉動部件產生栗效應;另一方面是增加穩油板或穩油密封蓋，盡量減小油面波動;再有就是設置吸油霧裝置及補氣管路，及時將機組運行時產生的油霧排出，防止油霧聚積、溢出污染定轉子。”
[0009]3)改善密封，控制甩油，封堵油霧
[00?0] 專利號:ZL 941093824公開了一種防止油、水、氫泄漏機構，由座板、彈簧片、導板、定位螺桿、大、小檔油板等組成，其特點是座板設有固定孔，彈簧片固定在導板背部上，兩塊大擋油板和兩塊小擋油板分別固定在對接的導板端部兩側面上，裝有小檔油板的導板一端插入裝有大擋油板的導板一端部內聯接，裝有彈簧片的導板置于座板的導槽內，并用定位螺桿聯接，組成防止油、水、氫泄漏機構。詳見《水電站機電技術，2005(06)》楊明生的《大型水力發電機組推理油槽油霧防治研究》“從控制油源入手，采用特殊材料制成的接觸式油擋(油槽蓋板)將油或者油霧封死在油槽里。” CN2013204631297公開了一種水輪發電機外加動力的氣密封裝置，它包括上氣密封蓋(I)和下氣密封蓋(2)，上氣密封蓋(I)與滑轉子(3)之間、下氣密封蓋(2)與滑轉子(3)之間均沿軸向設置有三道迷宮密封(4)，相鄰兩個迷宮密封
(4)間形成空腔，靠近油池內側的出氣收集腔(6)通過出氣管(8)連接油霧分離過濾裝置
(9)，遠離油池內側的進氣高壓腔(7)通過進氣管(10)連接高壓氣源。
[0011]專利號CN2013207419977公開了一種水輪發電機機架油霧防逸出的密封裝置，它包括第二層油封、第一層油封、回油孔、機架密封蓋和封油毛氈，其特征在于，機架密封蓋緊貼發電機主軸的一個端面從上向下依次設有第二層油封、第一層油封和封油毛氈，第二層油封和第一層油封之間的機架密封蓋部分還設有回油孔;所述的回油孔連通第二層油封和第一層油封之間的空間和封油毛氈下方的空間。立式水輪發電機的機架密封除了進行密封夕卜，因與主軸間存在很大的間隙，密封主要靠毛氈等進行密封，新設計除了增加毛氈密封夕卜，將密封結構改為二層密封，第一層與第二層間增加了回油孔設計。
[0012]專利申請號201520326214.8公開了一種自栗式水輪發電機組軸承油霧收集裝置，它包括水輪發電機大軸，在水輪發電機大軸上固定安裝有葉輪，葉輪以葉輪徑向旋轉面分為上部輪葉區和下部輪葉區，葉輪外設置包裹葉輪的葉輪外殼，葉輪外殼的底部與水輪發電機大軸的機組軸承油槽蓋相連，葉輪外殼設置有出口管道，出口管道與油霧冷凝器連接，油霧冷凝器后設置油液回收罐，油液回收罐上設置有油位計。
[0013]4)吸出油霧，加裝凈化設備:
[0014]《華電技術》2008(11)鄭建峰、張國芳、蔣池劍等人的《水輪發電機組下風洞內無油無塵化初探》，“從油槽內部引出排油霧裝置，在配備傳統的空氣呼吸裝置的同時從油槽內部引出排油霧裝置，可以很好地解決運行過程中的油霧問題。”
[0015]《空冷水輪發電機自然補氣集油霧裝置設計》Jan2014Vol.42N0.2，于華艷，王巖祿等人的《機床與液壓自然補氣集油霧裝置》敘述了 “無需使用專門的輔助補氣裝置，利用發電循環風實現自然補氣，無須附加氣源。利用簡單的方法維持了發電機軸承油槽內的氣壓平衡，使空氣流通順暢，提高了油霧分離效果。”
[0016]現有的對水輪發電機大型軸承的油霧處理方案均有很多缺陷，并沒有徹底解決油霧外溢問題。
[0017](— )設置呼吸器是本領域技術人員的慣用技術手段
[0018]幾乎所有的水輪發電機軸承設計時均設有呼吸器，以釋放油槽內部壓力，但因為發電機內部結構空間小、油槽內油位較高，油槽內油位上部空間無法加大到理想程度，造成油霧容積空間不足，油槽內油霧壓力過高，呼吸器無法全部聚結通過的油霧，從而形成了油霧外泄的直接通道。
[0019](二)從改善油槽內部結構以減小油面波動，防止油霧溢出方面著手，在已投運的機組中改造難度巨大，很難實現。在新項目設計中由于油槽內部軸承結構復雜，不確定性過多，加之安裝調試差異，導致常出現同一結構在不同電站或同一電站不同機組中差異很大，無規律可循，也由于水輪發電機設計生產單位因設計周期短，油霧問題一般不在機組性能指標考核范圍內，重視度不足，在國外也無成熟技術方案。所以一直沒有從根本上解決油霧問題。
[0020]近十幾年來行業內的專家、技術人員都從改善軸承油槽密封方面進行了大量的探討和實踐，已經取得了成果。很多方法都解決了軸承油槽轉動部件與固定部件接觸面的密封問題。通過這一問題的解決可有效地解決軸承甩油和大軸的爬油外溢問題，使機組內部的油污污染程度有了很大的降低。但是這只是“堵”的方法，密封嚴密了，油槽內部的油霧并不會減少，并且因為油槽在結構上并不是一個完全密閉的承壓空間，這就造成了油霧會尋找出路，釋放壓力。從而加大了呼吸器、內擋油桶、油槽蓋板間隙等處的油霧外泄量。經常出現對油槽蓋板密封結構加強了以后，油霧大量從油槽內擋油桶溢出，水車室油霧明顯增加的現象。油霧外溢的問題并沒有徹底解決。
[0021](三)油霧收集裝置在水輪發電機行業的應用是在三峽電廠的主機設備招標需求中首次提出的，因當時已經對機組內部的清潔及油霧問題開始重視，要求國外頂級設備商如GE、ALSTOM、VOITH采取措施消除油霧對機組影響。在最終中標廠商的設計方案中都加裝了各種結構的油霧收集裝置，此后國內各廠家也積極效仿。
[0022]此類油霧收集裝置的統一特點是通過風機產生負壓將油槽內的油霧吸出，再通過各種方式將油霧分離(有離心式、靜電式、過濾式等)，但由于油槽內的油霧是持續產生的，而且油面上的空氣都是油氣混合體，在被抽出的一瞬間，新的油霧立刻產生，故對油霧收集裝置的油霧處理能力要求很高。一是要求處理能力強;二是要求維護周期長(因機組一般為不間斷長期運行)；三是要求體積小(空間有限)。因此導致此類油霧收集裝置投運初期有一定效果。隨著運行時間增長，因處理能力不足，效果越來越差，有的甚至出現油霧被吸出，又沒經分離處理，即直接排出，形成了更加嚴重的二次污染。水輪發電機組軸承油槽產生油霧是水輪發電機行業內一個長期存在的共性問題。水輪發電機行業亟待解決這一技術難題。
【發明內容】
[0023]本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種水輪發電機軸承油槽油霧的收集方法及油霧收集裝置，實現只針對油槽溢出油霧的有效收集。
[0024]本發明為實現上述目的，采用以下技術方案:一種水輪發電機軸承油槽油霧的收集方法，其特征是:在軸承油槽外部，設立半封閉式油霧吸收空間，形成抽取油霧與空氣的混合通道，在釋放軸承油槽壓力的同時，實現只針對油槽溢出油霧的有效收集；
[0025]具體步驟如下:
[0026]I)在軸承油槽蓋板上設置油霧排出孔，并固接油霧收集裝置，在軸承油槽蓋板的外部空間建立半封閉式油霧吸收空間，形成油霧及空氣混合腔，油霧及空氣混合腔與油霧排出孔連通，油霧及空氣混合腔通過吸風管道與油霧凈化裝置連通;所述油霧收集裝置上設有與外界連通的空氣進氣口，可以使半封閉式油霧吸收空間中吸進新鮮空氣；
[0027]2)油霧及空氣混合腔的空氣進氣口面積大于油霧排出孔面積，用以消除油霧凈化裝置風機產生的多余負壓；
[0028]3)調整油霧凈化裝置的風機風量或加大空氣進氣口，以保證軸承油槽內壓力與外界壓力平衡；