冶勒水電站推力軸承瓦溫偏高的原因分析

摘 要：冶勒水電站是南埡河流域梯級開發(fā)的龍頭電站，電站總裝機(jī)容量2×120MW，采用地下廠房形式。推力軸承為剛性支柱式推力軸承，冷卻方式為內(nèi)循環(huán)水冷卻，冷卻器為立式圓筒冷卻器。

關(guān)鍵詞：冶勒水電站 推力軸承 瓦溫偏高 設(shè)計(jì)缺陷 不足 經(jīng)驗(yàn)

中圖分類號：TV5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0063-01

1 概況

冶勒水電站是大渡河支流南椏河“一庫六級”開發(fā)的龍頭水庫工程。工程興建的主要任務(wù)是發(fā)電，電站采用混合式開發(fā)，大壩設(shè)計(jì)為瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高125.5m，正常蓄水位高程2650m，總庫容2.98億m3，水庫具有多年調(diào)節(jié)性能。

冶勒水電站裝設(shè)兩臺單機(jī)120MW的沖擊式水輪機(jī)組，其機(jī)組為立軸懸式機(jī)組，上機(jī)架為承重機(jī)架?？筛爬椤皟奢S四軸承”，即發(fā)電機(jī)大軸與水輪機(jī)大軸；推力/上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承。機(jī)組飛輪力矩為1900t·m2，轉(zhuǎn)子起吊重約240t。推力軸承冷卻方式為內(nèi)循環(huán)冷卻，冷卻器為立式圓筒冷卻器。整套機(jī)組由法國ALSTOM公司設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試。

2 推力軸承的結(jié)構(gòu)原理

推力軸承為剛性支柱式推力軸承。推力軸承與上導(dǎo)軸承共用一個油盆，油盆與上機(jī)架為一整體構(gòu)件，油盆中央設(shè)有推力軸承擋油圈。推力軸承座為一整體的環(huán)形座，用螺栓及固定銷釘固定于油盆底部。推力軸承設(shè)有12塊巴氏合金推力瓦，每塊瓦與靜板和接觸面為275×190mm，每塊推力瓦和承重載荷約為41.47kg/cm2。推力瓦與靜板之間裝設(shè)高壓油潤滑裝置（簡稱高頂裝置），以減小靜板與推力瓦之間的摩擦系數(shù)，額定油壓為15Mpa。在靜板上鉆有6個徑向孔，使之產(chǎn)生靜板泵的功效，形成油路的自動循環(huán)。靜板與推力頭采用沉頭螺栓把合，并用雙頭銷釘定位固定。這樣就使靜板同推力頭一起隨大軸的轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)，在靜板與推力瓦之間產(chǎn)生高壓油膜。從而把整個機(jī)組的重量傳遞給推力瓦，再由推力瓦傳遞給上機(jī)架，通過上機(jī)架把載荷分散到機(jī)墩上。推力頭與大軸采用鍵聯(lián)接，此傳動鍵是過渡配合，傳遞大軸的軸功率。

推力頭上部與大軸采用對稱卡套定位，卡套與推力頭間隙調(diào)整為2道塞尺不能通過。在靜板外側(cè)有一個靜板擋油板使從靜板泵甩出來的熱油沿著擋油板甩向上導(dǎo)瓦，使之潤滑上導(dǎo)瓦，并從上導(dǎo)瓦架上翻出進(jìn)入冷卻器。冷卻器設(shè)有一個外套筒，熱油進(jìn)入冷卻器套筒后，通過冷卻器冷卻以后，冷油沉入油盆底部，然后在靜板泵離心力的作用下，冷油通過兩塊瓦之間的間隙一路進(jìn)入推力瓦與靜板之間；另一路進(jìn)入靜板泵。從而形成油路的自循環(huán)。整個冷卻器有14個小的立式冷卻器，分布于推力油盆的中間位置，通過一根總的供、排水管實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻。

3 推力軸承的安裝

首先吊入轉(zhuǎn)子，調(diào)整好上機(jī)架的中心與水平，頂起轉(zhuǎn)子，然后開始推力軸承的安裝。固定推力瓦座，裝上抗重塊，將推力瓦放在抗重塊上，并用楔口銷釘固定在推力瓦座上，調(diào)整好每塊瓦的水平。吊入靜板于推力瓦上，靜極板水平控制在0.02mm/m之內(nèi)。然后熱套推力頭（采用電磁蝸流加溫至60℃），裝上推力頭卡套，落下轉(zhuǎn)子。裝上冷卻器，封上蓋板。

4 盤車

由于冶勒電站是懸式機(jī)組，故盤車時(shí)給上高頂裝置。分別在上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)及大軸法蘭的﹢x、﹢y兩個方向架設(shè)百分表，監(jiān)視各部的擺度。盤車采用人工推動盤車，360℃方向分8個點(diǎn)進(jìn)行測量。經(jīng)盤車測得上導(dǎo)擺度很小，均在0.05mm以內(nèi)。最大擺度出現(xiàn)在水導(dǎo)處，最大值為0.18mm，均小于設(shè)計(jì)運(yùn)行要求。

5 推力軸承瓦溫偏高

5.1 現(xiàn)象

機(jī)組第一次充水開機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)的時(shí)候，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到100%ne時(shí)，在不到10分鐘的時(shí)間內(nèi)，推力瓦瓦溫驟然上升到69℃（ALSTOM廠家的設(shè)計(jì)溫度是70℃報(bào)警，75℃事故停機(jī)）。油溫了高達(dá)50℃，立刻停機(jī)。

5.2 分析與處理

5.2.1 經(jīng)停機(jī)后分析，可能是因?yàn)橥屏S承的油循環(huán)回路有問題，即熱油與冷油的交換不好，而且在油盆邊緣處有存在死油區(qū)的可能性；也有可能是因?yàn)槔鋮s器的水壓和流量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求所致（設(shè)計(jì)水壓和流量分別為0.30MPa、15L/s，而實(shí)測為0.16MPa、9.4L/s）。故切除冷卻器套筒1/3的高度（約120cm），增加油位13cm。關(guān)閉定子空冷器總進(jìn)水閥，使冷卻器的水壓和流量分別為0.34MPa、15.6L/s。

重新開機(jī)，在機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到100%ne后15min，推力瓦溫最高達(dá)68.7℃，平均瓦溫也有64.3℃，而且有繼續(xù)上升的趨勢，油溫保持在45℃。馬上緊急停機(jī)，而且此時(shí)高頂裝置還是投上的（高頂裝置在0～75%ne內(nèi)必須投上，大于75%ne切除）。

5.2.2 通過經(jīng)比較比上一次情況有所好轉(zhuǎn)，但是推力瓦瓦溫仍然偏高。切除推力冷卻器套筒1/3的高度對油路循環(huán)產(chǎn)生了一定的影響，使熱油與冷油的交換效果有所改善。因此保持住推力冷卻器的水壓和流量，把所有的冷卻器套筒拆除，使熱油與冷油的交換更良好。

再次開機(jī)，轉(zhuǎn)速上升至100%ne（高頂裝置在75%ne時(shí)已經(jīng)拆除），推力瓦溫緩慢上升，30min后最高瓦溫達(dá)68.℃。運(yùn)行3h以后穩(wěn)定不變，油溫穩(wěn)定在40.5℃。然后逐步打開定子空冷器進(jìn)水閥，使推力軸承冷卻器水壓和流量恢復(fù)正常運(yùn)行狀況。監(jiān)視推力瓦溫沒有任何變化，繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行（說明瓦溫偏高與冷卻器水壓及流量偏低沒有直接的聯(lián)系）。1h后，再次投入高頂，瓦溫立刻下降，最高瓦溫由68℃下降至64.8℃。其它瓦溫也相應(yīng)地下降了3.5～4℃，油溫沒有變化。

5.3 結(jié)果

瓦溫偏高的現(xiàn)象得以解決，滿足了廠家的設(shè)計(jì)運(yùn)行要求。另外影響瓦溫升高的原因還很多，比如機(jī)組的動平衡、推力瓦受力不是絕對均勻、油盆內(nèi)油位的高低等等。但是最主要的原因還是油的循環(huán)回路，說明瓦溫偏高不是冷卻水的原因引起的，而是推力軸承自身的設(shè)計(jì)存在缺陷。

6 結(jié)語

從幾次處理的數(shù)據(jù)結(jié)果看，油溫的下降對瓦溫下降的影響是比較明顯的。當(dāng)把油溫降下來以后，瓦溫也隨之降低。拆除冷卻器套筒對油溫的下降起了決定性的作用，改變了整個油循環(huán)回路的工作路徑。雖然立式冷卻器的設(shè)計(jì)原理是比較先進(jìn)的，但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還存在不足之處，不夠成熟。通過對它的分析與處理為我們今后對立式冷卻器的設(shè)計(jì)和運(yùn)用提供了較好的參考經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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