[科普中国]-卧式水轮机

卧式水轮机，卧式安置的水轮机，含中心主轴、叶轮、甩轮、叶轮外壳、离合器；叶轮包括，内层圆骨架，外层圆骨架为扇形骨架拼接而成；水道为环状管道，水道内固定叶片，形成许多储水桶；叶轮外壳为密封外壳，有进水管、出水管；多台卧式水轮机组合，按阶梯形安装，可安装10台至100台，输出功率可达上千万千瓦，运输、安装、维修方便。

简介卧式水轮机，其特征包括：一根卧式安置的中心主轴：套于中心主轴外的并与中心主轴垂直固定连接的叶轮、甩轮；套于叶轮外的叶轮外壳；与中心主轴滚动连接的二至六个轴承；连接于中心主轴端部的离合器；水道为环状管道固定于叶轮外圈上，水道内固定叶片，形成许多储水桶。

卧式水轮机安装方法（一）混流式水轮机埋设部分的安装。埋设部分的一般安装程序如下：先安装尾水管里 衬，浇尾水管里衬周围以及座环和蜗壳支墩混 凝土；装座环基础环及锥形管；浇座环基础螺 栓混凝土；蜗壳安装焊接，水轮机室里衬与接 力器里衬安装及管路埋设；浇发电机层以下混凝土。

（二）混流式水轮机的预装。在混流式水轮机正式安装之前，应对转动部分与固定部分， 即水轮机主轴与转轮、导水机构各部件以及导轴承等进行组合及预装，以便及时发现问题提 前处理，保证安装质量，加快工程进度。 一是水轮机主轴与转轮组装。a.水轮机主轴 与转轮连接。b.转轮上、下迷宫环的安装。c. 迷宫环圆度检查和磨圆。 二是导水机构预装。为了使水轮机导水机构在转轮吊入机坑之后能顺利地进行安装，应进行导水机构地预装配工作，借以检查导水机构各部件的配合尺寸并确定底环、顶盖的中心 位置，及时地发现问题与正确地处理。 三是导轴承配装和刮研。在刮研之前，对 瓦面进行检查，如有缺陷应及时地处理。在研 磨时，轴承与轴颈不得歪扭，进油孔和油沟应 无脏物阻塞。

（三）混流式水轮机的正式安装。分三步进行：一是转动部分（主轴转轮）安装。在主轴转轮吊入之前，先把座环、基础环清理干净。 检查控制水平度和垂直度符合要求后就可将转轮吊入机坑，使转轮大致在中心。再将下部固定迷宫环吊入，找正位置，对称均匀地拧紧连 接螺栓。根据下部固定迷宫环的间隙，调整水轮机的中心位置。二是导水机构的安装。导水机构在制造厂经过试装配或在安装现场预安装 过，所以导水机构正式安装时，可按照制造厂 或预安装的编号、标记以及顺序进行的。三是水导轴承的安装与轴承间隙调整。水导轴承的安装是在推力轴承受力调整好与机组中心固定 之后进行的。1

卧式水轮机轴承漏油原因卧式水轮机轴承两端通常会用羊毛毡圈对其进行固 定，而在固定的部位与运动部位的轴径结合处，很容易 因为各种操作因素的影响而出现漏缝问题，这样就会使 得轴承中的润滑油容易顺着缝隙流到轴承的外端，进而 形成漏油问题。

而卧式水轮机轴承漏油的主要来源就是在轴承高速运转时，轴承中的润滑油会被连带着进行高速的运转， 这样就会使得空气大量地融入到润滑油中，而使得润滑 油出现油气泡，而当油气泡的高度大于水轮机组在运行 的过程中所允许的最大油位高程设计时，就会使得水轮 机轴承两端的羊毛毡密封圈出现松动，其就会出现缝 隙，润滑油就会顺着缝隙流出轴承外，造成漏油现象的 出现。 另外，在轴承运转时，小推力盘处会喷出呈现弧线 的油体，而这些油会顺着弧线的喷射路线落在主轴密封 圈的附近，最终集中在主轴颈上，从而产生一系列的油 气泡，而这些油气泡在高程上相对较高，其所排出的油 量也相对较大，这也是造成水轮机轴承出现漏油现象的 主要原因之一。小型推力盘的排油，即径向止推轴承与 径向轴承的区别是径向止推轴承存在漏油的来源。这就 是径向止推轴承存在漏油现象的根本原因。2

卧式水轮机漏油解决措施要想使得卧式水轮机轴承在运行的过程中不会出现油气泡的问题，就需要对漏油的部位进行有效的检查，防止漏油问题的出现， 只有这样才能够从根本上解决油气泡的问题，而要想充分地解决卧式水轮机轴承漏油的问题，可以采取以下两种方法：

1、使润滑油在轴承体内空气中的运动变成与空气隔离的封闭式流动

在轴承运转时，轴承中的润滑油与空气会形成循 环，而主要的循环方式就是空气顺着油面运行到轴瓦 前，然后在轴瓦区域润滑之后，就会返还到油面，从而 形成排油。而就径向止推轴承的排油过程来说，其在进 油后，主要利用推力盘的带动作用，使得润滑油进入到 轴瓦内部，以此来形成排油。推力盘会带动空气进行方 向运行，而其运动的速度较快，但是空气的反方向运动 并没有将空气涌入到油的表面，推力盘带动的空气只是 在挡风板内部进行回转，空气无法与油进行接触，从而 无法形成油气泡，这样就可以有效地防止漏油问题的出 现。即使形成油气泡也是在轴瓦前进油腔内，对轴承漏 油毫无影响，并且在进入轴瓦前也会被不断地破坏，所 以杜绝了轴承体内油面形成油气泡的问题。归根到底是 一个轴瓦润滑后的排油运动与空气隔绝的问题。

当前径向止推轴承的轴瓦润滑后的排油虽有两条渠道：一条是导瓦下的排油孔；另一条是小推力盘处的圆 周排油。这些都是任其空气随意地排入热油腔的渠道， 所以径向止推轴承润滑油形成油气泡又主要呈现在热油 腔内，漏油也是在热油腔端盖密封处。 对这两处相距很近的排油与空气隔离引至油面下并 不难。只要设一个集油盘，并在集油盘的下部再设一根适当口径的排油管，就把轴瓦润滑后的油在空气中的自由流动变成与空气隔离的封闭式流动。通过设置集油 盘这一措施，即使形成少许油气泡也在集油盘内油面之 上，不会形成漏油之来源。

2、设置去气泡板

可以在轴承容易出现漏油的地方设置相应的去泡板，利用去泡板来防止油气泡的出现，而去气泡板主要 是用来固定在热油腔油面的板上，要注意在板上设置可以向下部排油的排油孔，同时还要在板上装置上可以用来刺破油气泡的尖针，但是值得注意的是，这些尖针必须是空心尖针，并且要在这些设置的空心尖针上设置横向排气孔，从而保障其可以有效地去除油气泡。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所