水輪機(jī)水導(dǎo)軸承溫度過高原因分析及處理

郭實(shí)田

(廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 從化 510956)

0 引言

廣東省流溪河水電廠位于珠江三角洲水系流溪河上游的從化市良口鎮(zhèn)境內(nèi)，距廣州約90 km。電站為引水式地下廠房，現(xiàn)裝機(jī)容量為4×12 MW，4臺(tái)機(jī)組均為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，于1958年投入運(yùn)行。1998年全廠設(shè)備經(jīng)過自動(dòng)化改造后，電廠實(shí)現(xiàn)了無人值班(少人值守)，使電廠的自動(dòng)化程度上了一個(gè)新臺(tái)階。

#2水輪發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)軸承主要由水導(dǎo)瓦、瓦架、上油盤、下油盤、擋油板、回油管、冷卻器等部件組成。下油盤為轉(zhuǎn)動(dòng)式油盤，透平油的作用是潤滑水導(dǎo)瓦，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，通過水冷卻自循環(huán)冷卻降溫，散去大軸和水導(dǎo)瓦摩擦、撞擊產(chǎn)生的熱量，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，油盤內(nèi)必須有足夠的透平油才能保證水導(dǎo)瓦溫度在允許的范圍內(nèi)。

1 水導(dǎo)軸承溫度過高

流溪河水電廠#2水輪發(fā)電機(jī)組于2007－03－07—13進(jìn)行過小修，修后水導(dǎo)瓦穩(wěn)定溫度分別為50.4℃和52.2℃。值班員查歷史運(yùn)行記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)瓦溫度于3月28日開始出現(xiàn)比較明顯的變化，當(dāng)天最高溫度達(dá)58.0℃。對(duì)水導(dǎo)瓦外部進(jìn)行檢查，冷卻水水壓和油盤油位均在正常范圍內(nèi)，至4月1日水導(dǎo)瓦溫度達(dá)60.0℃。之后，水導(dǎo)瓦運(yùn)行溫度呈緩慢上升趨勢，6月6日至7日巡檢時(shí)，水導(dǎo)瓦溫度最高達(dá)61.7℃(該廠水導(dǎo)瓦報(bào)警溫度為63.0℃，停機(jī)溫度為65.0℃)，出現(xiàn)緩慢爬升趨勢且沒有穩(wěn)定的跡象。當(dāng)時(shí)更換了水導(dǎo)軸承上油盆的透平油，但水導(dǎo)瓦溫度未發(fā)生明顯改善，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 水導(dǎo)軸承溫度過高原因初步判斷

查閱水導(dǎo)軸承相關(guān)圖紙并結(jié)合水導(dǎo)瓦安裝特點(diǎn)，對(duì)可能引起水導(dǎo)瓦溫度過高的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為引起水導(dǎo)瓦溫度過高的主要原因有透平油不清潔、測溫電阻安裝不合理、水導(dǎo)瓦間隙分配不合理、水導(dǎo)瓦進(jìn)油口油量偏小及油槽冷卻器水壓不足等。

3 針對(duì)性處理措施

3.1 第1次處理情況

(1)處理時(shí)間。2007－06－15 T 10:00—06－16 T 16:00。

(2)處理情況。抱上導(dǎo)瓦、固定大軸，吊出水導(dǎo)瓦分解檢查;檢查水導(dǎo)瓦面無異常，旋轉(zhuǎn)油盆清潔;檢查發(fā)現(xiàn)#2測溫計(jì)斷線，將其更換，同時(shí)更換#1測溫計(jì);水導(dǎo)瓦間隙按照拆前間隙調(diào)好。開機(jī)后，#1測溫點(diǎn)瓦溫偏高，最高瓦溫為61.8℃。

3.2 第2次處理情況

(1)處理時(shí)間。2007－06－17 T 16:00—06－18 T 01:00。

(2)處理情況。開出工作票，抱上導(dǎo)瓦、固定大軸，分解水導(dǎo)冷油器，檢查無異常。測量上導(dǎo)瓦間隙、水導(dǎo)瓦間隙，根據(jù)上導(dǎo)瓦間隙調(diào)整水導(dǎo)瓦間隙。開機(jī)后，#2測溫點(diǎn)瓦溫偏高，最高瓦溫為62.6℃。上導(dǎo)瓦、水導(dǎo)瓦間隙如圖1所示。

圖1 上導(dǎo)瓦、水導(dǎo)瓦間隙

3.3 第3次處理情況

(1)處理時(shí)間。2007－06－19 T 09:00—06－20 T 18:00。

(2)處理情況。開出工作票，抱上導(dǎo)瓦、固定大軸，吊出水導(dǎo)瓦分解、修刮，分瓣面加一張描圖紙。水導(dǎo)瓦進(jìn)油口加焊油兜，加大進(jìn)油量，上油盆回油管加高10 mm，上油盆靜止油位為130 mm。根據(jù)上導(dǎo)瓦間隙調(diào)整水導(dǎo)瓦間隙。開機(jī)后，#2測溫點(diǎn)瓦溫偏高，最高瓦溫為62.0℃?？辙D(zhuǎn)0.5 h后，水導(dǎo)瓦及#1，#2上導(dǎo)瓦基本平衡，但帶滿負(fù)荷后，#2上導(dǎo)瓦溫升較快。

4 水導(dǎo)瓦溫度過高原因分析及處理

4.1 原因綜合分析及處理方案

2007－06－15—20，對(duì)水導(dǎo)軸承進(jìn)行了3次比較全面的檢查，水導(dǎo)瓦溫度沒有明顯改觀，最高達(dá)62.6℃。因機(jī)組的振動(dòng)、擺度等技術(shù)參數(shù)都符合要求，在現(xiàn)場找不出比較有效的可改變水導(dǎo)瓦溫度偏高的方法。經(jīng)過水導(dǎo)軸承上油盆換油，水導(dǎo)軸承分解檢查、測溫計(jì)更換、旋轉(zhuǎn)油盆換油，水導(dǎo)軸承分解檢查，冷油器分解檢查，水導(dǎo)軸承分瓣面加墊調(diào)整、進(jìn)油口加焊油兜、加高上油盆回油管等一系列針對(duì)性的處理，都無法解決水導(dǎo)瓦溫度偏高的問題。而機(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)、擺度較小，推力軸承溫差小，但帶負(fù)荷后水導(dǎo)瓦溫度上升較快，估計(jì)是由水力不平衡或機(jī)組旋轉(zhuǎn)水平、中心偏差較大引起的。為了徹底解決水導(dǎo)瓦溫度偏高的問題，流溪河水電廠于2007年7月15日專門召開了技術(shù)分析會(huì)，會(huì)上一致認(rèn)為應(yīng)該對(duì)機(jī)組進(jìn)行盤車檢查處理，并制訂了技術(shù)方案。

綜上所述，建議從以下幾方面進(jìn)行檢查處理:導(dǎo)水葉立面間隙及開口值(50%，100%開度)測量調(diào)整;機(jī)組中心檢查調(diào)整;機(jī)組旋轉(zhuǎn)水平、軸線檢查處理;按盤車數(shù)據(jù)調(diào)整各導(dǎo)瓦間隙。

4.2 處理情況及有關(guān)技術(shù)參數(shù)

拆前水導(dǎo)軸承間隙測量記錄如圖2所示，機(jī)組中心調(diào)整記錄如圖3所示，盤車后水導(dǎo)軸承間隙調(diào)整記錄如圖4所示，導(dǎo)水葉開口測量記錄見表1，開機(jī)導(dǎo)軸承瓦溫穩(wěn)定記錄見表2。

4.3 處理結(jié)果分析

在此次檢修中，通過分解3個(gè)水導(dǎo)軸承及主軸密封后，進(jìn)行盤車檢查，證明在運(yùn)行中機(jī)組軸線會(huì)產(chǎn)生變化，水導(dǎo)軸頸處及下導(dǎo)軸頸處凈擺度都變化比較明顯。因此，通過調(diào)整間隙、調(diào)整重心及盤車，均不能徹底解決水導(dǎo)瓦溫度過高的問題。鑒于此，有必要從卡環(huán)檢查、鏡板與推力頭之間增加絕緣墊、檢查推力頭與主軸配合過盈量是否合格等各方面入手，逐一排查。

5 水導(dǎo)瓦溫度過高問題的處理

5.1 提出解決方案

自2007年檢修以來，針對(duì)水導(dǎo)瓦溫度偏高的問題進(jìn)行了多次小修及擴(kuò)大性小修，嘗試了多種方法，包括水導(dǎo)瓦修刮，水導(dǎo)瓦進(jìn)油孔修整擴(kuò)大以增加油量，重新進(jìn)行軸線處理使盤車數(shù)據(jù)盡量小，在水導(dǎo)瓦把合面加描圖紙以擴(kuò)大水導(dǎo)瓦總間隙等，均未能很好地解決問題。通過技術(shù)分析和逐一排查，認(rèn)為在2011年機(jī)組A級(jí)檢修時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查并處理推力頭內(nèi)孔，使推力頭與主軸為過盈配合，這樣機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)會(huì)較為穩(wěn)定。

表1 導(dǎo)水葉開口測量記錄cm

表2 開機(jī)導(dǎo)軸承瓦溫穩(wěn)定記錄 ℃

5.2 處理情況

推力頭松動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，可能是導(dǎo)致水導(dǎo)瓦溫度高的主要原因。因此，采取了加工推力頭的方法，使推力頭與主軸的配合間隙過盈0.02～0.04 mm。在拔出推力頭(如圖5所示)后，對(duì)推力頭及配合部分的主軸外徑進(jìn)行了測量，得出配合間隙見表3。

圖5 流溪河發(fā)電公司機(jī)組推力頭示意圖

由表3可知，DB1的測量尺寸為的測量尺寸為mm，推力頭上環(huán)配合間隙為－0.05 ～0.01 mm，屬于過盈配合;DB2的測量尺寸為mm，D2的測量尺寸為推力頭下環(huán)配合間隙為－0.01～0.07 mm，屬于間隙配合?？梢娡屏︻^下部配合松動(dòng)，經(jīng)過商討，決定對(duì)推力頭內(nèi)孔的下環(huán)進(jìn)行加工。具體工序?yàn)榫噧?nèi)孔(車削量為單邊0.50 mm)、對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行氬弧焊(因推力頭內(nèi)孔較小，激光熔焊無法實(shí)施)和精加工。驗(yàn)收實(shí)測DB2尺寸為過盈量為0.01 mm(加工后下環(huán)面如圖6所示)，雖然未達(dá)到預(yù)期的0.02～0.04 mm的過盈量，但基本符合要求。

表3 推力頭配合間隙 mm

圖6 加工后下環(huán)面

5.3 開機(jī)后各參數(shù)情況

通過此次A級(jí)檢修并重點(diǎn)處理推力頭與主軸過盈配合不合格問題后，經(jīng)試驗(yàn)及試運(yùn)行12 h后各主要參數(shù)如下:

(1)發(fā)電機(jī)上機(jī)架的水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)、上導(dǎo)軸頸處擺度在合格范圍內(nèi)?？辙D(zhuǎn)、空載和帶負(fù)荷試驗(yàn)參數(shù)見表4。

表4 空轉(zhuǎn)、空載和帶負(fù)荷試驗(yàn)參數(shù)

(2)各部軸承溫度均在合格范圍內(nèi)，推力軸承穩(wěn)定溫度見表5，各部導(dǎo)軸承溫度見表6。

5.4 處理后運(yùn)行情況

經(jīng)開機(jī)試驗(yàn)和試運(yùn)行，機(jī)組各部振動(dòng)、擺度、溫度均符合要求，開機(jī)穩(wěn)定后水導(dǎo)瓦溫度最高為50.6℃，解決了水導(dǎo)瓦溫度偏高的問題。

表5 推力軸承穩(wěn)定溫度℃

6 結(jié)束語

流溪河水電廠#2水輪發(fā)電機(jī)組自2007年出現(xiàn)水導(dǎo)瓦溫度過高以來，針對(duì)水導(dǎo)瓦溫偏高的情況進(jìn)行了多次臨修、小修及擴(kuò)大性小修，嘗試了多種方法，均未能很好地解決問題。此次A級(jí)檢修重點(diǎn)檢查了推力頭內(nèi)孔的過盈量，發(fā)現(xiàn)推力頭內(nèi)孔下環(huán)面過盈量不足，對(duì)推力頭內(nèi)孔進(jìn)行了氬弧焊加工，使推力頭與主軸配合間隙達(dá)到過盈，并按照大修標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整好各部參數(shù)。機(jī)組投運(yùn)行后，運(yùn)行狀態(tài)會(huì)較為穩(wěn)定，經(jīng)過近5個(gè)月的運(yùn)行，水導(dǎo)瓦溫度一直穩(wěn)定在51℃左右，比原來降低近10℃，徹底解決了水導(dǎo)瓦溫度過高的問題，為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。

表6 各部導(dǎo)軸承溫度℃