西藏某水電站推力瓦移位問題分析與處理

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(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

西藏某水電站推力瓦移位問題分析與處理

宋成宇，郭宏亮

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

根據(jù)西藏某水電站推力瓦出現(xiàn)的移位問題，詳細(xì)地介紹了推力瓦限位結(jié)構(gòu)，并針對(duì)現(xiàn)場推力瓦問題進(jìn)行了分析，提出解決方案，對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)和類似問題處理具有指導(dǎo)意義。

水輪發(fā)電機(jī)；推力瓦；限位

0 引言

西藏某水電站2臺(tái)單機(jī)容量為29MW水輪發(fā)電機(jī)組，由我公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造。發(fā)電機(jī)為懸式全空冷水輪發(fā)電機(jī)，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為nN=375r/min，發(fā)電機(jī)額定容量為SN=29MVA，推力負(fù)荷為F=135t。其中推力軸承系統(tǒng)由推力頭、鏡板、彈性金屬塑料瓦支柱螺釘，環(huán)形冷卻器等部件組成。

1 推力瓦限位結(jié)構(gòu)

水輪發(fā)電機(jī)推力軸承系統(tǒng)中，通過靜止的支撐結(jié)構(gòu)將扇形推力瓦安裝在理論的偏心位置，但防止在運(yùn)行過程中，防止推力瓦隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)或被鏡板吸住向上移動(dòng)，需在推力軸承系統(tǒng)中增加推力瓦限位部件。國內(nèi)外機(jī)組推力瓦支撐的限位結(jié)構(gòu)有多種形式，例如：螺釘限位、托盤+限位板限位、限位塊+限位螺釘限位[1]。

螺釘限位使用在支撐結(jié)構(gòu)中無托盤的結(jié)構(gòu)中。如圖1所示，利用掛鉤螺釘和限位螺釘與推力扇形瓦底部的溝槽配合。分別將掛鉤螺釘和限位螺釘安裝在扇形瓦的內(nèi)徑與外徑處，并將螺釘固定在推力軸承座上的螺孔中。靜止的螺釘與推力瓦凹槽配合防止推力瓦徑向移動(dòng)，內(nèi)側(cè)的掛鉤螺釘可以在推力瓦被鏡板吸住的瞬間將推力瓦拉下來，從而防止推力瓦隨鏡板上移。拆裝推力瓦時(shí)，可將外徑處的限位螺釘向下旋轉(zhuǎn)，使頭部下降到軸瓦底面，即可拆裝軸瓦。

圖1螺釘限位推力軸承系統(tǒng)示意圖

托盤限位(如圖2)是將支柱螺釘頭部的圓柱段嵌入托盤底面的圓形凹槽中，再將托盤上環(huán)形凸臺(tái)嵌入軸瓦底面偏心開出的環(huán)形凹槽內(nèi)。從而防止扇形瓦徑向移動(dòng)，此時(shí)的托盤既是支撐結(jié)構(gòu)，又起到限位的作用。但推力瓦仍存在繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)并有被鏡板吸住向上移動(dòng)的可能性。因此，將扇形瓦兩側(cè)面各加工出溝槽，安裝時(shí)將限位板從瓦間插入溝槽，并固定在推力軸承座上的立板上，可防止軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng)并起到掛鉤作用。

圖2托盤限位推力軸承系統(tǒng)示意圖

但不是所有的托盤都具有限位作用，在很多結(jié)構(gòu)中托盤上環(huán)形凸臺(tái)直接與推力瓦下平面接觸，因此只起到支撐的作用。而這時(shí)就需要使用限位塊加限位螺釘限位，如圖3所示。限位原理與螺釘限位原理基本相同，利用限位塊和限位螺釘與推力瓦底部溝槽配合。分別將限位螺釘、限位塊安裝在扇形瓦的內(nèi)徑和外徑處，并將它們固定在推力軸承座上。拆瓦時(shí)先將限位塊從外徑推出，便可拉出推力瓦。同樣實(shí)現(xiàn)對(duì)推力扇形瓦的限位功能[2]。

圖3限位塊加限位螺釘限位推力軸承系統(tǒng)示意圖

2 推力瓦移位現(xiàn)象分析與處理

西藏某電站推力瓦限位采用螺釘限位形式，參見圖1。在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)一塊推力瓦表面磨損嚴(yán)重。而且此塊磨損推力瓦在拆下來之前圍繞內(nèi)圓掛鉤螺釘向出油邊發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致推力瓦進(jìn)油測(cè)向原中心線移動(dòng)。若俯視看，磨損推力瓦的進(jìn)油邊位于外側(cè)限位螺釘上，從而推力瓦進(jìn)油側(cè)被限位螺釘頂出一個(gè)半圓柱的凹槽，如圖4所示。

圖4出現(xiàn)磨損的推力瓦

造成移位的原因是水輪機(jī)“抬機(jī)”高度與限位螺釘與推力瓦外圓溝槽配合高度h不匹配造成。水輪機(jī)在甩負(fù)荷的情況下，尾水管內(nèi)出現(xiàn)真空狀態(tài)，形成反水擊，并且水輪機(jī)進(jìn)入水泵工況，產(chǎn)生水泵升力形成反向軸向力，當(dāng)反向軸向力比機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分總重量大時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分將被抬起一定高度，即水輪機(jī)“抬機(jī)”現(xiàn)象[3]。在水輪機(jī)發(fā)生“抬機(jī)”時(shí)，潤滑油粘滯作用，推力瓦隨鏡板瞬間一起上升，但掛鉤螺釘勾住推力瓦內(nèi)圓，導(dǎo)致外圓瞬間上移，若外圓上移的高度大于限位螺釘與推力瓦外圓接觸高度h，使得限位螺釘竄出推力瓦，此時(shí)推力瓦外圓失去限位部件，推力瓦開始以掛鉤螺釘為圓心隨鏡板一起周向移動(dòng)，造成移位現(xiàn)象?！疤C(jī)”消失后，推力瓦下落，而此時(shí)推力瓦外圓凹槽與外側(cè)限位螺釘不在匹配，造成推力瓦損壞。針對(duì)此問題，提出兩個(gè)方案。

方案一：脫出的推力瓦表面磨損嚴(yán)重，不適于繼續(xù)使用，所以建議西藏某電站應(yīng)更換備品瓦，并且在安裝時(shí)，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求，保證外側(cè)限位螺釘與推力瓦限位槽之間的配合距離h要大于抬機(jī)距離。在此事故之前出現(xiàn)最大的臺(tái)機(jī)距離不超過20mm,所以只需要h為20mm即可。

方案二：以往的結(jié)構(gòu)，必須在h留有足夠大的余量時(shí)，才可以避免移位現(xiàn)象的發(fā)生，因此提出“推力瓦內(nèi)圓用掛鉤螺釘限位，外圓利用限位塊限位”的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)在“抬機(jī)”瞬間，內(nèi)、外側(cè)均可勾住推力瓦，防止推力瓦其隨鏡板上移，造成移位現(xiàn)象。拆瓦時(shí)，只需先將限位塊移出，便可將推力瓦沿徑向外徑方向拆出。

方案二的推力瓦需要內(nèi)外徑開出與掛鉤螺釘和限位塊配合的兩層U形槽，所以需要重新做一批推力瓦。西藏某電站最終采取方案一，重新安裝推力瓦。目前推力瓦沒有再次出現(xiàn)“移位”。但在后續(xù)新項(xiàng)目中，在無法預(yù)估抬機(jī)距離時(shí)，可以按方案二設(shè)計(jì)推力瓦，從而杜絕“脫瓦”現(xiàn)象的發(fā)生。

圖5新方案結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)語

推力瓦采用螺釘限位結(jié)構(gòu)時(shí)，為防止移位現(xiàn)象發(fā)生，需要考慮外側(cè)限位螺釘與推力瓦限位槽之間的配合距離要大于抬機(jī)距離，或者在裝拆條件允許的情況下，采用新限位結(jié)構(gòu)，將推力瓦內(nèi)外圓在軸向方向上均有限位功能。文中所述對(duì)西藏某電站推力瓦移位現(xiàn)象進(jìn)行了分析和處理，對(duì)今后類似問題的處理有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 白延年.水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1982. [S].

[2] 周祥德. 水輪發(fā)電機(jī)組推力瓦的固定結(jié)構(gòu)[J].中國水能及電氣化，2003(3):44-45.

[3] 何金余.水輪機(jī)抬機(jī)問題處理經(jīng)驗(yàn)談:中國, CN202055974U[P].2011.11.30.

ShiftAnalysisandTreatmentforThrustPadofaTibetHydropowerStation

SongChengyuandGuoHongliang

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

According to shift problem existed in thrust pad of a Tibet hydropower station, this paper introduces the limited location structure of thrust pad in detail, and analyzes the existing problem in site. And then, this paper proposes the solution, it has a guiding significance for future design and similar problem treatment.

Hydro-generator；thrust pad；limiting location

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.12

TM307+.2

B

1008-7281(2017)05-0037-003

宋成宇女1984年生；畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)電機(jī)與電器專業(yè)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)工作.

2017-05-03