立式水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承的檢修與維護(hù)實(shí)踐

呂紹波

摘要：推力軸承是整個(gè)立式水輪機(jī)組的核心構(gòu)件之一，運(yùn)維檢修期間應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注該部件運(yùn)行工況。常規(guī)立式水輪機(jī)組推力軸承主要基于液體潤(rùn)滑承載原理運(yùn)行，分別由托盤、油槽、鏡板、推力頭以及冷卻設(shè)備等幾個(gè)部分組成。在整個(gè)水輪機(jī)運(yùn)行期間，推力軸承不僅僅需要承受運(yùn)行期間所有重量與軸向水推力等負(fù)載，同時(shí)也是固定機(jī)組水平以及高程的重要節(jié)點(diǎn)。因此日常做好推力軸承相關(guān)檢修工作意義重大。

關(guān)鍵詞：立式水輪機(jī)組；推力軸承；檢修

引言

水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電量巨大，在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛。實(shí)際運(yùn)行中影響水輪機(jī)運(yùn)行效率因素有許多，此次就其中推力軸承構(gòu)件展開討論。對(duì)于立式水輪機(jī)組而言，推力軸承工作性能直接關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性以及可靠性。因此在日常檢修中特別關(guān)注推力軸承可能存在的問題點(diǎn)，并著重開展相關(guān)工作。本文就當(dāng)下推力軸承常見問題進(jìn)行探討，并運(yùn)用實(shí)例說明相關(guān)問題，希望對(duì)相關(guān)立式水輪機(jī)組檢修部門工作開展有所幫助。

一、基于推力軸承導(dǎo)致軸線曲折

對(duì)于常規(guī)立式水輪機(jī)組其中心、高程以及水平各項(xiàng)參數(shù)均與推力軸承有著一定關(guān)聯(lián)性。檢修過程往往將鏡板水平視作整個(gè)機(jī)組水平的主要基點(diǎn)，隨后進(jìn)行盤車校核整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的軸線曲折與上導(dǎo)軸線的位置變動(dòng)。為了進(jìn)一步保證檢修過程中整個(gè)機(jī)組水平方向的調(diào)整到位，可以通過下述步驟實(shí)現(xiàn)。

首先對(duì)用于固定托盤的螺栓進(jìn)行進(jìn)一步的加固處理，其次保證鏡板的正面與反面的光亮情況與水平度，避免存在形變以及生銹情況。對(duì)于巴氏合金推力瓦刮削研磨后的工藝要求務(wù)必確保表面的光滑性、沒有毛刺、實(shí)際接觸點(diǎn)每個(gè)平方厘米不得低于3-5個(gè)點(diǎn)，需要對(duì)進(jìn)油邊進(jìn)行刮削，并對(duì)瓦面中部進(jìn)行刮底處理，從而避免推力瓦由于機(jī)械或者溫度原因發(fā)生形變。與此同時(shí)還需要對(duì)發(fā)電機(jī)托盤和鏡板之間的高程進(jìn)行明確，一般發(fā)電機(jī)安裝完畢后將此高程視作整個(gè)機(jī)組的高層基準(zhǔn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)高差即為該高程核定指標(biāo)。鏡板進(jìn)行水平調(diào)整主要利用等腰三角形穩(wěn)定性原理，將推力瓦與三角形對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)為基準(zhǔn)，兩底角推力瓦作為可變動(dòng)點(diǎn)，對(duì)鏡板水平調(diào)整使其滿足技術(shù)方案要求。水平調(diào)整期間可以采用框型水平設(shè)備進(jìn)行調(diào)頭檢測(cè)，待調(diào)整結(jié)束后對(duì)兩底角抗重螺栓進(jìn)行有效固定。

二、推力軸承高程、中心對(duì)機(jī)組影響分析

實(shí)際機(jī)組運(yùn)行過程中不單單安裝水平情況以及絕緣程度可能會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，同時(shí)推力軸承的高程以及中心也存在一定影響。對(duì)于新引入設(shè)備在安裝過程中推力軸承的中心以及高程均需要重新找正。通常機(jī)組的推力頭主軸間距以及上支持蓋結(jié)合原始數(shù)據(jù)共同決定下機(jī)組的中心。此外一些情況下也可以參照轉(zhuǎn)輪周邊間隙、發(fā)電機(jī)組定轉(zhuǎn)子空氣間隙調(diào)整中心，中心位置確定主要基于設(shè)備在運(yùn)行過程中上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)、轉(zhuǎn)輪以及主軸中心構(gòu)成一條直線。相反，如若中心位置發(fā)生偏轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)部件和固定件產(chǎn)生摩擦碰撞，不但盤車難以成功，同時(shí)在后期設(shè)備投入運(yùn)行也會(huì)造成嚴(yán)重后果。高程主要以基礎(chǔ)安裝數(shù)據(jù)來確定，以轉(zhuǎn)輪下環(huán)頂部和座環(huán)面高差，以支柱螺桿調(diào)整托盤和鏡板之間的間距來調(diào)整機(jī)組高程。實(shí)際當(dāng)高程設(shè)置過高時(shí)可能引發(fā)機(jī)組的一系列振動(dòng)，而設(shè)置過低時(shí)則又有可能造成推力瓦溫度的不斷攀升。因此在日常檢修期間務(wù)必對(duì)推力軸承高程以及中心進(jìn)行反復(fù)確定，避免帶來不必要的后果。

三、推力軸承絕緣導(dǎo)致軸電流損壞

包括托盤、推力頭、鏡板等各個(gè)組建之間的絕緣墊與主軸接地碳刷構(gòu)成了推力軸承絕緣，當(dāng)絕緣發(fā)生破壞，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁電流隨即迅速拉高造成軸電流和外界接地之間構(gòu)成環(huán)形渦電流，并對(duì)連接部位造成進(jìn)一步的損傷。因此在現(xiàn)場(chǎng)檢修期間需要對(duì)推力軸承絕緣項(xiàng)進(jìn)行必要檢查。除此之外，托盤和油槽、推力頭和鏡板組合螺栓絕緣套也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的損壞檢查。

四、案例分析

推力軸承是發(fā)電機(jī)組最核心構(gòu)件之一，但也是出現(xiàn)問題最多的部門之一。因此在日常檢修中務(wù)必對(duì)其可能潛在問題進(jìn)行著重檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)當(dāng)立即上報(bào)并及時(shí)處理。推力軸承支柱螺套往往安裝較為隱蔽，檢修期間也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，因此常常容易被忽視。從而給后期運(yùn)行帶來極大威脅。

4.1故障分析

德澤水庫壩后電站屬于云南省牛欄江—滇池補(bǔ)水工程德澤水庫樞紐的一個(gè)重要工程，是一座利用汛期水庫棄水和枯水期泄放生態(tài)流量發(fā)電的生態(tài)電站，電站位于曲靖市沾益區(qū)德澤鄉(xiāng)，在德澤水庫大壩下游左岸，距昆明市173km、距曲靖市84km、距沾益區(qū)72km，為小I型電站。站內(nèi)安裝有2臺(tái)單機(jī)容量10MW的立式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)20MW，單機(jī)引用流量10.5m3/s，額定水頭111m。在2017年4月機(jī)組設(shè)備檢修期間，維修人員在機(jī)組檢修中拆除#1機(jī)組后清洗檢查推力軸承時(shí)，發(fā)現(xiàn)支柱螺套鑲嵌入軸承座后點(diǎn)焊用于止動(dòng)的焊縫出現(xiàn)裂紋，8個(gè)支柱螺套都有同樣問題。檢修施工單位未引起足夠重視，用角磨機(jī)清理裂紋處并磨出“V”形坡口，然后重現(xiàn)焊接，焊縫長(zhǎng)度在原來的基礎(chǔ)上加長(zhǎng)一倍?；匮b至#1機(jī)組盤車階段時(shí)，下導(dǎo)和水導(dǎo)軸頸處的擺度值出現(xiàn)了無規(guī)律變化。經(jīng)再次認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)之前處理過的支柱螺套與軸承座的焊縫又出現(xiàn)裂紋，明顯能看出來的有6個(gè)點(diǎn)。支柱螺套本體存在裂紋處理過的部位裂痕明顯有擴(kuò)寬的跡象，另一個(gè)支柱螺套本體發(fā)現(xiàn)徑向出現(xiàn)裂紋 并隨著盤車次數(shù)焊縫裂紋逐漸增長(zhǎng)。

4.2問題處理

現(xiàn)場(chǎng)檢修人員重新?lián)艹鐾屏︻^，拆除推力軸承座認(rèn)真檢查，取出全部共8只支柱螺套檢查，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)有4個(gè)螺套從上肩部位置開裂，其中1個(gè)已斷開，其余4個(gè)經(jīng)專業(yè)人員探傷檢查后確定有2個(gè)存在缺陷，#1機(jī)組推力軸承支柱螺套共有6個(gè)存在問題，不可以繼續(xù)使用。立即聯(lián)系云南電力技術(shù)公司專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)分析，將推力軸承座送至昆明電機(jī)廠技改修復(fù)，通過加大推力軸承座支柱螺套壁厚，支柱螺套材料由45鋼變更為40Cr 鋼，提高支柱螺套材料機(jī)械性能的辦法進(jìn)行技改處理，安裝完成后穩(wěn)定運(yùn)行至今。

4.3故障處理體會(huì)

中小型立式水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承座支柱螺套較為隱避，檢修中不易發(fā)現(xiàn)缺陷，通過實(shí)踐認(rèn)為在機(jī)組檢修工作中，推力軸承座作為機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重要受力部件，應(yīng)列為檢查的重點(diǎn)，檢查處理不到位直接會(huì)造成較大的返工，安裝好后重新?lián)芡屏︻^檢查，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，造成檢修工期難以控制。為了避免此類問題再次發(fā)生，建議相關(guān)部門應(yīng)適當(dāng)修編《立式水輪發(fā)電機(jī)檢修技術(shù)規(guī)程》DL/T817-2014，將推力軸承座及支柱螺栓、支柱螺套作為重要的檢查內(nèi)容，對(duì)于檢修要點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充，從而避免檢修差漏帶來重大的返工。

五、結(jié)束語

近些年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于用電需求也越來越高。為了確保供電質(zhì)量可靠性，供電部門務(wù)必采取完善的管理措施確保發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行。推力軸承是構(gòu)成立式水輪機(jī)組的重要組成構(gòu)件，在立式發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中承擔(dān)非常重要的作用。因此站內(nèi)例行檢修過程中應(yīng)當(dāng)尤其注重對(duì)推力軸承的檢修。文本就推力軸承絕緣損壞、軸承座支柱螺套損壞等多個(gè)方面分析了推力軸承檢修要點(diǎn)。推力軸承設(shè)計(jì)檢修涉及電力學(xué)、流體力學(xué)以及材料力學(xué)等多個(gè)部分，對(duì)于相關(guān)檢修人員應(yīng)當(dāng)通過堅(jiān)持不懈的努力與學(xué)習(xí)，提升自我技能素養(yǎng)，切實(shí)保障站內(nèi)設(shè)備安全可靠運(yùn)行，確保供電穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：云南水投牛欄江滇池補(bǔ)水工程有限公司）