動(dòng)力刮瓦器在水輪機(jī)軸承維修中的應(yīng)用

奚旭東，張振強(qiáng)

(桐柏電力工程管理局，浙江?天臺(tái)?317200)

?

動(dòng)力刮瓦器在水輪機(jī)軸承維修中的應(yīng)用

奚旭東，張振強(qiáng)

(桐柏電力工程管理局，浙江?天臺(tái)?317200)

1 概 述

在水輪發(fā)電機(jī)組中廣泛采用了滑動(dòng)軸承，其工作的好壞將直接影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，軸承的故障率較高，因?yàn)檩S承的作用是限制大軸徑向方向及推力方向位移，可防止機(jī)組旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)、振動(dòng)，保證軸心穩(wěn)定；而臥軸水輪機(jī)還得承受主軸的徑向荷重。因此，水輪機(jī)滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)是承載力大，且要做到摩擦力最小。軸承動(dòng)靜之間僅有一層薄薄的油膜維系，機(jī)組工況稍微變動(dòng)就會(huì)引起軸承溫度過(guò)高、燒瓦，直至軸頸或推力鏡板磨損等大事故，發(fā)電機(jī)必須停機(jī)檢修。一般燒瓦事故可在3～5 d修復(fù)，但特別嚴(yán)重時(shí)，如推力鏡板式大軸軸頸磨損時(shí)，常規(guī)做法是送廠家修理；而水電站往往地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便利，回廠大修損失較大。

2 用動(dòng)力刮瓦器取代傳統(tǒng)刮瓦

水輪發(fā)電機(jī)組的大軸一般采用鋼性物質(zhì)，而靜止部分稱之為軸瓦，用鑄鐵支撐，表面澆注巴氏合金。大軸表面光滑如鏡，而軸瓦則不能平；最好的規(guī)范是每cm2有2～3個(gè)接觸點(diǎn)，其余部分則與大軸有一定間隙，便于油膜的持續(xù)；而這種要求只能靠軸瓦的精細(xì)研刮(簡(jiǎn)稱刮瓦)來(lái)實(shí)現(xiàn)，刮瓦的好壞直接影響維修的質(zhì)量。

傳統(tǒng)的軸瓦研刮采用刮刀，一般流程是先鏟刮平磨損后瓦的表面，粗刮一遍后；用白布沾酒精或甲苯清洗瓦面及軸頸，將瓦扣在軸頸上沿圓周方向往復(fù)磨研；檢查軸瓦亮點(diǎn)分布情況，將大點(diǎn)剔碎，密點(diǎn)刮稀。刮瓦時(shí)向一個(gè)方向進(jìn)行，遍與遍之間刀痕方向應(yīng)相互垂直，然后清洗—精刮—磨研……直到接觸點(diǎn)明析、均勻，達(dá)到每cm2有2～3點(diǎn)的要求。這一整套流程要求刮瓦技術(shù)員有很好的眼力、耐心，還要有良好的體力，且經(jīng)驗(yàn)不足不能勝任此項(xiàng)工作。

筆者所在單位經(jīng)過(guò)多年摸索，試制成功了代替手工刮瓦的動(dòng)力刮瓦器(見(jiàn)圖1)。

圖1 動(dòng)力刮瓦器示意

動(dòng)力采用電動(dòng)機(jī)或氣動(dòng)源，通過(guò)傳動(dòng)軟軸傳送到刀頭，握手小巧，相當(dāng)于一支筆，刀頭可換不同類型的刀具，可大面積鏟刮，也可挑刮、精刮。與傳統(tǒng)刮刀比較具有如下優(yōu)勢(shì)：

(1)結(jié)構(gòu)小巧，能適應(yīng)不同工作面工作。徑向瓦呈曲面形狀，傳統(tǒng)刮刀在采用拉、挑等研刮手段時(shí)，受刀具及手柄長(zhǎng)度影響，落刀及出刀方向均受限制；而動(dòng)力刮瓦器基本上無(wú)限制，可隨意角度落刀、出刀，從根本上解決了傳統(tǒng)刮刀的不利局面。

(2)動(dòng)力刮刀可最大程度減少刮瓦過(guò)程中操作者的人力付出。傳統(tǒng)刮刀是金屬件，瓦亦是，操作時(shí)，必須使用較大的力氣。而動(dòng)力刮刀可以像拿支筆在瓦面上寫字那樣輕松，可以確保刮瓦時(shí)的長(zhǎng)效工作。

(3)刀頭可換，可適應(yīng)不同工況下的工作。如剛拿出的瓦的表面發(fā)亮而堅(jiān)硬，可用大刀頭快速、有效去除表面硬層。精刮時(shí)換小刀頭則可對(duì)工件進(jìn)行精細(xì)工作。

(4)效率更快。傳統(tǒng)刮刀研刮時(shí)，要面臨刀具磨損、人力勞累等影響，根據(jù)在實(shí)際操作中看，可比傳統(tǒng)刀具操作節(jié)省三分之一的時(shí)間。

(5)操作簡(jiǎn)單、容易掌握。動(dòng)力刮刀可落刀精確，出刀隨心，不象傳統(tǒng)刮刀，落刀時(shí)還可控，出刀卻不知飄向何方，沒(méi)有多年的刮瓦經(jīng)驗(yàn)就基本不能勝任此項(xiàng)工作。因此選用動(dòng)力刮刀可大眾化刮瓦技術(shù)，不再成為技術(shù)員的專利。

3 實(shí)例分析

3.1 加工切削前的準(zhǔn)備工作

(1)拆卸推力及前軸承的上蓋，拆下下軸瓦，安裝上舊推力及徑向下瓦。

(2)采用30 mm厚的鋼板安裝于軸承底座，在下軸瓦兩側(cè)加裝固定板，防止下軸瓦因大軸轉(zhuǎn)動(dòng)跟隨甩出，在鋼板上安裝C620車床刀架，刀架上安裝T30硬度合金刀具。

(3)改裝氣剎車裝置為單邊剎車，將靠水輪機(jī)方向的剎車片拆除，保留另一邊的剎車片，并在該剎車片上抹潤(rùn)滑油。該裝置一是增加軸向推力，防止因進(jìn)刀時(shí)大軸串動(dòng)而使加工精度不足；二是保持潤(rùn)滑，減少大軸轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。

3.2 進(jìn)刀切削作業(yè)

(1)在前軸設(shè)專人手工在軸承間隙加潤(rùn)滑油。

(2)手動(dòng)開(kāi)啟調(diào)速器，使機(jī)組轉(zhuǎn)速保持于250 r/min，便于進(jìn)刀時(shí)轉(zhuǎn)速保持于200 r/min。

(3)當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，可操作進(jìn)刀架進(jìn)刀，從推力鏡板外緣手工操作往軸頸方向推進(jìn)，進(jìn)刀量控制在20 s左右，3～4次進(jìn)刀基本能完成。

3.3 打磨作業(yè)

(1)粗磨可用吸滿水輪機(jī)油的長(zhǎng)條型油石，手工按壓于推力鏡面磨研，因磨研熱量較快，最好是磨5 min，冷卻后再磨，直到磨平因切削造成的毛刺為準(zhǔn)。打磨時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速可適當(dāng)提高到300 r/min。

(2)采用400號(hào)水砂紙對(duì)推力鏡面精磨，可采用多人操作，精磨時(shí)要注意將水砂紙包裹木頭，最好是砂紙能同時(shí)包含鏡面的1條直線，保持磨面平直度。

(3)采用W10金磨砂紙拋光，拋光到推力鏡板光潔度能符合運(yùn)行要求為止。

3.4 所有部件恢復(fù)安裝

通過(guò)上述方法加工處理后，機(jī)組基本能勝任運(yùn)行要求，但該方法有很多注意事項(xiàng)：

(1)安全問(wèn)題特別嚴(yán)重，前軸上蓋打開(kāi)的情況下，機(jī)組運(yùn)行，必須有一套可行的緊停流程，進(jìn)刀、打磨、拋光時(shí)要設(shè)專人全程監(jiān)護(hù)，并增加保護(hù)措施。

(2)采用剎車來(lái)增加軸向推力有一個(gè)平衡問(wèn)題，剎車氣壓太高使推力過(guò)大，推力瓦溫度易高；過(guò)低大軸易串動(dòng)，造成進(jìn)刀不力，只能在實(shí)際操作中調(diào)整。

(3)潤(rùn)滑油量大小有一個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程，油量過(guò)大，會(huì)起油霧，加工看不清；過(guò)少，軸瓦溫升過(guò)快，保持一個(gè)既能符合加工要求又能保證溫升的進(jìn)油量也需要在實(shí)際操作中調(diào)整。

(4)加工精度不高，大軸不管在軸向還是徑向均有一定間隙，加工過(guò)程中軸向、徑向均能產(chǎn)生位移，所以加工完成后，只能基本滿足運(yùn)行要求。

推力鏡板用現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)一般工期在6～8 d，而移運(yùn)廠家修復(fù)需20多天，不計(jì)直接維修費(fèi)用，光工期縮短就能帶來(lái)可觀的收益，而機(jī)組的保證運(yùn)行也是防洪的有力手段。因此，在汛期，現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)軸承嚴(yán)重事故是一種非?？扇〉膽?yīng)急措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

動(dòng)力刮瓦器靈巧、操作簡(jiǎn)單，能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，技術(shù)易于大眾掌握，可推廣應(yīng)用。臥式推力鏡板現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)要求團(tuán)隊(duì)合作嚴(yán)謹(jǐn)，操作安全性不高，需要注意事項(xiàng)多等，不能作為常規(guī)修理方式，但可作為特殊情況下的一種應(yīng)急措施。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015-06-18

奚旭東(1973)，男，工程師，主要從事水電站運(yùn)行與管理工作。E_mail:54125516@qq.com