雙扛口電站反向推力瓦燒瓦事故原因分析與處理

郭立泉　曹和英

（湖南省水府廟水電站　湘潭市　411424）

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雙扛口電站反向推力瓦燒瓦事故原因分析與處理

郭立泉曹和英

（湖南省水府廟水電站湘潭市411424）

【摘要】雙江口電站在增效擴(kuò)容改造工程中，由于廠家設(shè)計(jì)原因，在新機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)中發(fā)生燒瓦事故。通過(guò)對(duì)軸瓦集油環(huán)槽和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪下止水環(huán)的改造，經(jīng)安裝、調(diào)試、帶負(fù)荷試運(yùn)行，現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，軸承溫度正常。

【關(guān)鍵詞】臥式機(jī)組反向推力瓦燒瓦分析處理

1　概　述

雙江口水電站位于湖南省新化縣爐觀鎮(zhèn)芷溪村，資江左岸一級(jí)支流大洋江支流云溪河下游，是一座以發(fā)電為主的小型水利工程。因電站設(shè)備陳舊老化、效率低下，將原有的兩臺(tái)2 500 kW和兩臺(tái)3 200 kW的混流臥式水輪發(fā)電機(jī)組分別增至2 700 kW和3 500 kW。水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備由天津市天發(fā)重型水電設(shè)備制造有限公司提供，其機(jī)電設(shè)備安裝任務(wù)由湖南省地方電力安裝有限公司承擔(dān)。上廠房?jī)膳_(tái)更新后的水輪機(jī)型號(hào)為HLTF310-WJ-78，額定出力2.873mW，額定水頭153m，額定轉(zhuǎn)速1 000 r/min，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFW-2700-6/1430。機(jī)組采用前后兩套軸承，水輪機(jī)徑向軸瓦（后導(dǎo)瓦）裝在后導(dǎo)軸承座內(nèi)，前導(dǎo)軸承座內(nèi)裝有發(fā)電機(jī)徑向軸瓦（前導(dǎo)瓦）、正向推力瓦和反向推力瓦。其中前導(dǎo)瓦和反向推力瓦以及后導(dǎo)瓦采用鉑氏合金固澆在軸承上，而正向推力瓦則采用活動(dòng)的分塊免刮研金屬塑料瓦（10塊），以便調(diào)整軸向間隙，為降低前導(dǎo)瓦瓦溫，廠家在前導(dǎo)瓦瓦背內(nèi)加裝了一個(gè)小型冷卻裝置。在上廠房?jī)膳_(tái)小機(jī)組（2 700 kW）的更新改造安裝中，安裝公司嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求合理安排、精心施工，各項(xiàng)工藝和技術(shù)數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》（2003）和廠家設(shè)備技術(shù)要求。

2　事故簡(jiǎn)述

2015年12月20日，機(jī)組所有安裝項(xiàng)目均已完工，機(jī)組靜態(tài)試驗(yàn)和勵(lì)磁及保護(hù)等電氣試驗(yàn)項(xiàng)目均已完成，按照新機(jī)啟動(dòng)試驗(yàn)方案：蝸殼充水試驗(yàn)、機(jī)組空轉(zhuǎn)試驗(yàn)、機(jī)組空載擾動(dòng)試驗(yàn)、機(jī)組過(guò)速試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)零起升壓試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)帶負(fù)荷試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)、72 h試運(yùn)行試驗(yàn)順序進(jìn)行。在發(fā)電機(jī)組首次開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)的過(guò)程中，觀察前導(dǎo)潤(rùn)滑油量很少，此時(shí)轉(zhuǎn)速在600 r/min，運(yùn)行15min后，機(jī)組有一次稍大一點(diǎn)的振動(dòng)，隨后轉(zhuǎn)為正常，各部件溫度保持正常緩慢的穩(wěn)定上升速度，40min后機(jī)將組轉(zhuǎn)速提升至800 r/min，機(jī)組振動(dòng)擺度突然增大，前導(dǎo)瓦溫度上升速度佷快，立即緊急停機(jī)。停機(jī)時(shí)前導(dǎo)瓦溫46℃，推力瓦溫35℃，后導(dǎo)瓦溫42℃，冷卻水壓正常，停機(jī)后前導(dǎo)瓦溫升至60℃，拆開(kāi)后檢查發(fā)現(xiàn)反向推瓦已燒壞（圖1、圖2），反推力瓦與反推力盤(pán)間無(wú)間隙，正向推力瓦與正向推力盤(pán)之間有一定間隙（0.20mm）。

3　原因分析

根據(jù)事故現(xiàn)象分析，引起燒瓦的主要原因有三個(gè)：反推力瓦與反推力盤(pán)間隙距離不夠；潤(rùn)滑油油量不夠；反推力大于正向推力。

圖1　燒壞后的反推瓦

圖2　燒壞后的反向推力盤(pán)

根據(jù)機(jī)組的安裝數(shù)據(jù)反推力瓦與反推力盤(pán)之間的間隙為0.70mm，符合廠家技術(shù)要求（廠家技術(shù)要求在0.5mm～1mm之間），所以第1項(xiàng)可排除。第二、我們從現(xiàn)場(chǎng)觀察前導(dǎo)軸瓦潤(rùn)滑油量很少，但軸承油箱油位正常，引起潤(rùn)滑油量少的原因是上、下軸瓦兩側(cè)沒(méi)有封油邊，導(dǎo)致進(jìn)入軸瓦的滑潤(rùn)油絕大部份通過(guò)兩側(cè)集油環(huán)槽直接排出，參與滑潤(rùn)的油量不夠，可能建不起油膜。經(jīng)拆機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)，反推力瓦側(cè)集油環(huán)槽內(nèi)多了3個(gè)Φ20的排油孔（圖3），致使集油環(huán)槽內(nèi)不能積聚潤(rùn)滑油，循環(huán)油在這個(gè)排油孔內(nèi)被排出，無(wú)法向反向推力瓦提供潤(rùn)滑油，從而產(chǎn)生干摩擦而燒瓦。實(shí)際上，反推力側(cè)集油環(huán)槽不能有排油孔，正常運(yùn)行時(shí)，反推力側(cè)排油是從集油環(huán)槽通過(guò)反推力瓦與反推力盤(pán)之間的（0.5～1）mm間隙進(jìn)入排油環(huán)腔，從排油環(huán)腔下面的排油孔排出。第三、從瓦溫顯示可以知道，正向推力瓦溫度只有35℃，摩擦很少，基本沒(méi)有受力，機(jī)組反向推力遠(yuǎn)大于正向推力，反向推力瓦與反向推力盤(pán)之間的摩擦很大，從而加劇前導(dǎo)軸瓦溫度升高（注：徑向?qū)лS瓦與反向推力瓦是固澆在前導(dǎo)軸承上）。

圖3　前導(dǎo)瓦

4　處理方案

針對(duì)上述原因，我們采取以下兩個(gè)措施進(jìn)行了處理：

（1）增加封油邊，封堵3-Φ20mm的排油孔，增加循環(huán)潤(rùn)滑油量。見(jiàn)圖4、圖5。

圖4　前導(dǎo)瓦剖面圖

圖5　封堵的軸瓦排油孔

（2）針對(duì)反向水推力大于正向水推力的情況，有兩種處理方法：一是通過(guò)調(diào)節(jié)頂蓋排水閥減少排水而增大正向水推力，但由于空間限制，頂蓋排水和滲漏排水是聯(lián)在一起的，這樣會(huì)引起滲漏水壓升高，對(duì)密封不利。二是減少反向水推力，經(jīng)廠家、業(yè)主同意在水機(jī)下止水環(huán)上對(duì)稱(chēng)開(kāi)4個(gè)Φ20mm的孔，加接4根DN20mm的鋼管，并加截止閥，排至廠外排水溝，從而降低反向水推力的影響，改裝后見(jiàn)圖6、圖7。

5　處理結(jié)果

按處理方案施工后，經(jīng)過(guò)空載和帶額定負(fù)載試運(yùn)行，機(jī)組各軸瓦溫度正常，軸承潤(rùn)滑油循環(huán)良好，運(yùn)行工況穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)異常情況。

圖6　改裝后的下止水環(huán)

圖7　水機(jī)下止水環(huán)上開(kāi)4-φ2Omm孔引出的排水管

參考文獻(xiàn)

［1］GB/T 8564-2003.水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范［S］.

作者簡(jiǎn)介：郭立泉（1975-），男，大學(xué)專(zhuān)科，函授本科，工程師，從事水電站運(yùn)行管理工作。

收稿日期：（2016-01-26）