新疆吉林臺二級水電站一號機組推力頭缺陷分析處理

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊犁 835400)

吉林臺二級水電站已經(jīng)運行多年。2017年3月7日，決定對吉林臺二級水電站一號機組進行一次全面系統(tǒng)的維護檢修。從拆卸、清掃、缺陷處理、回裝至機組盤車。在機組盤車過程中，發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)擺度測值過大，超出設(shè)計擺度限值，盤車無法順利進行。經(jīng)現(xiàn)場檢查并與廠家技術(shù)人員溝通后初步判斷為推力頭存在缺陷。

1 工程概況

吉林臺二級水電站總庫容407.3萬m3，調(diào)節(jié)庫容345.9m3，最大壩高33.80m。為伊犁喀什河流域梯級開發(fā)的第十一級,共安裝兩臺立軸混流懸吊式水輪發(fā)電機組,裝機總?cè)萘?×25MW,額定水頭39.50m,額定轉(zhuǎn)速187.50r/min。水輪機型號為HLA551C-LJ-291,額定出力25.91MW；發(fā)電機型號為SF25-32/6000,額定容量25MW，年發(fā)電量2.93億kW·h。

2 推力頭在水輪機組中的重要作用

水輪發(fā)電機是一種將原動機為水輪機的機械能轉(zhuǎn)化為電能的機器。水輪發(fā)電機的工作是在水輪機及調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器的配合下實現(xiàn)的。由于水的勢能引起水輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,水輪機的扭矩是通過其水輪機軸法蘭與發(fā)電機軸法蘭的連接傳遞給發(fā)電機的，因而帶動發(fā)電機工作。混流式水輪機為水流徑向流入、軸向流出轉(zhuǎn)輪的反擊式水輪機，水流通過由葉片組成的流道，將其壓能和動能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片旋轉(zhuǎn)的機械能。此種結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、效率高的水輪機，是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的水輪機。推力軸承直接承受整個機組轉(zhuǎn)動部分的重量和水推力，是水輪發(fā)電機中最重要的部件之一，也是運行維護最困難的部件之一。

3 推力頭缺陷發(fā)現(xiàn)過程

經(jīng)與發(fā)電機主廠家聯(lián)系后，決定將推力頭、卡鍵、大軸側(cè)鍵返廠處理。為了確保加工精度和工藝要求，廠家派技術(shù)人員攜帶測量儀器分兩次到電站測量設(shè)備。根據(jù)測量數(shù)據(jù)對以上發(fā)現(xiàn)的問題進行修復(fù)。

4月16日，推力頭從吉林二級站發(fā)往廠家(專車拉運)，4月20日到達生產(chǎn)廠家。經(jīng)過16天的加工，推力頭返回到達吉林臺二級站，并將推力頭熱套回裝。熱套完推力頭后，立即聯(lián)系廠家到電站測量推力頭上平面與大軸卡槽的加工數(shù)據(jù)(此工作必須在熱套完推力頭后開展)。

5月15日，生產(chǎn)廠家第二次到電站測量推力頭上平面與大軸卡槽的加工數(shù)據(jù)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)加工推力頭卡鍵。5月31日，卡鍵加工完畢到站后立即安裝，進行機組再次盤車，盤車后發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)擺度值符合設(shè)計數(shù)據(jù)(已合格)，但下導(dǎo)擺度值過大，根據(jù)盤車數(shù)據(jù)進行處理，多次處理后，未見效果，數(shù)據(jù)仍然過大。

4 原因分析

推力軸承一般由推力頭、鏡板、推力瓦、支撐系統(tǒng)、推力油槽、冷卻系統(tǒng)和高壓油頂起系統(tǒng)組成，懸式機組的推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方。中型和大型機組由于發(fā)電機軸結(jié)構(gòu)尺寸較大，不宜整體加工，推力頭一般采用熱套的方法安裝在發(fā)電機軸上。

根據(jù)推力頭的結(jié)構(gòu)，經(jīng)分析，造成盤車不合格的原因有以下幾個：?推力頭與大軸配合間隙遠遠超出廠家圖紙?zhí)峁┑呐浜祥g隙；?大軸側(cè)鍵與推力頭配合間隙過大；?推力頭上平面低于大軸卡槽平面0.50mm；?由于懸式機組的獨特結(jié)構(gòu)，水輪發(fā)電機組多采用一根軸的形式，與多段軸形式水輪發(fā)電機組相比，在安裝過程中，軸系的擺度和同軸度等參數(shù)可調(diào)性很差，完全靠主軸的制造精度給予保障。

5 處理措施

5.1 推力頭的修復(fù)

拆除推力頭后，檢查推力頭和主軸接觸面的印痕，推力頭與鍵兩側(cè)的印痕有硬點、高點需要修復(fù)的，修復(fù)后再試。修復(fù)使用型號100角磨機進行，更換φ100百葉輪進行修復(fù)打磨。修復(fù)推力頭接觸面高度(313mm)2/3處，內(nèi)孔直徑600需過半徑，但是修復(fù)不能一次到位。在推力頭上詳細標記接觸面，分多點修復(fù)打磨并記錄數(shù)據(jù)；修復(fù)推力頭接觸面高度(313mm)2/3處上半部，600mm直徑過半，修復(fù)精度0.02～0.04mm；修復(fù)推力頭接觸面高度(313mm)2/3處下半部，600mm直徑過半，修復(fù)精度0.02～0.04mm；修復(fù)打磨后使用600～800目砂紙，涂抹透平油精度修復(fù)接觸面；再使用型號100角磨機，更換φ100羊毛氈進行拋光修復(fù)接觸面。修復(fù)過程中應(yīng)反復(fù)測量推力頭內(nèi)徑，檢查修復(fù)打磨數(shù)據(jù)。

5.2 推力頭加熱回裝

推力頭加熱本體溫度不得超過100℃，保溫4h，使推力頭本體溫度均勻；推力頭回裝應(yīng)一次到位?；匮b后待推力頭完全冷卻后重新盤車檢查軸線數(shù)據(jù)。

根據(jù)盤車數(shù)據(jù)，反復(fù)修復(fù)推力頭，直至達到符合國家標準的盤車軸線數(shù)據(jù)。

6 處理效果檢測

處理完畢后，推力頭與大軸配合間隙符合廠家圖紙?zhí)峁┑呐浜祥g隙，大軸側(cè)鍵與推力頭配合間隙合格；經(jīng)過盤車，各項指標符合規(guī)范規(guī)程要求，開機后，機組運行平穩(wěn)，機組振動、擺度在允許范圍內(nèi)。

此次一號機組推力頭缺陷的及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，對吉林臺二級水電站的安全穩(wěn)定運行起了至關(guān)重要的作用，不僅及時排除了隱藏在機組內(nèi)部多年的安全隱患，也提高了檢修人員處理分析重大缺陷的能力。