南德瑞瓦圖電站水導(dǎo)軸承軸瓦磨損問題的分析

張鍇

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150040）

1 概述

南德瑞瓦水電站位于斐濟境內(nèi)，水輪發(fā)電機組由哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司提供。電站設(shè)有2 臺五噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機組。設(shè)備在2012 年5 月進行首臺機組調(diào)試，在調(diào)試期間就出現(xiàn)4 噴嘴運行時水導(dǎo)軸承瓦溫、油溫上升速度較快，短時間內(nèi)超過報警值的現(xiàn)象。通過改變油循環(huán)路徑，適當(dāng)增加上油箱及溢油板高度等措施解決了水導(dǎo)軸承油溫、瓦溫超標的問題，機組正常運行。但在2014 年7 月又出現(xiàn)了2 號機水導(dǎo)軸承軸瓦磨損，循環(huán)油污染嚴重的問題。

2 水輪機主要參數(shù)

型號CJA475-L-170/5X15.7；額定凈水頭324.3m；最大凈水頭331.46m；最小凈水頭312.10m；額定功率 21.40MW；額定流量 7.50m/s；額定轉(zhuǎn)速 428.6rpm；飛逸轉(zhuǎn)速 772rpm。

3 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)描述

南德瑞瓦電站水導(dǎo)軸承采用稀油潤滑筒式軸承結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)動油盆旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生油壓，經(jīng)軸承體下部浸油盤的徑向孔和軸瓦面上的斜油槽自循環(huán)潤滑。

圖1 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖

4 水導(dǎo)軸承軸瓦磨損狀態(tài)

4.1 水導(dǎo)軸承軸瓦磨損狀態(tài)

軸瓦瓦面磨損位置位于4 個上油槽的不同位置，基本與旋轉(zhuǎn)方向一致分別為旋轉(zhuǎn)方向的油槽的下部、中部及上部。

圖2 軸瓦損壞位置示意圖

4.2 透平油狀態(tài)

水導(dǎo)軸承油箱內(nèi)油樣，除發(fā)現(xiàn)內(nèi)除有烏金屑外，還含有黑色的顆粒狀物質(zhì)，油未呈現(xiàn)乳化狀態(tài)。

4.3 機組運行狀態(tài)

水導(dǎo)軸承運行油溫～360C，瓦溫～460C；水導(dǎo)位置的大軸擺度為～0.04mm。從運行數(shù)據(jù)來看，未發(fā)現(xiàn)異常。

圖3 水導(dǎo)軸承運行溫度

5 軸瓦磨損問題研究及處理

5.1 油內(nèi)含有烏金屑

烏金屑呈現(xiàn)片狀，油顏色發(fā)黑，并在溢油板上部可見一層黑色附著物。估計溢油板處的黑色附著物，應(yīng)為巴氏合金瓦鉛含量超標。

圖4 上油箱內(nèi)油質(zhì)狀態(tài)

5.2 軸承體內(nèi)徑表面損壞原因分析

軸承體內(nèi)徑表面損壞嚴重，軸承體下部距進油環(huán)帶上部40mm 范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯的刮碰傷，烏金表面有起皮現(xiàn)象，用刮刀刮碰發(fā)現(xiàn)表面已經(jīng)燒結(jié)變硬，判定原因為油內(nèi)含有雜質(zhì)，造成的表面研傷。

圖5 溢油板上部黑色附著物

軸承體中上部有部分表面存在表面燒熔流動現(xiàn)象，但有一部分瓦面存在大面積低點，還可見軸承體處理時刮瓦的刮痕。

圖6 軸瓦烏金表面的流動現(xiàn)象

由于在2013 年7 月曾經(jīng)進行1#機軸瓦上油槽尺寸進行過放大處理，檢查軸瓦內(nèi)表面并未發(fā)現(xiàn)任何異樣，證明機組盤車擺度應(yīng)不存在問題。而一年后拆機發(fā)現(xiàn)軸瓦表面的嚴重磨損，判斷烏金表面脫殼，但由于斐濟國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)較差，現(xiàn)場無UT條件，僅在分半面及烏金與鋼材分界面位置進行了PT 探傷，發(fā)現(xiàn)烏金表面與鑄鋼分界面位置存在未融合現(xiàn)象，由此判斷軸瓦嚴重磨損的主要原因為烏金表面脫殼。

5.3 軸瓦材料化學(xué)成分檢查

水導(dǎo)軸瓦材料采用巴氏合金ZSnSb11Cu6，Cu 含量要求5.5-6.5%，Sb 含量要求10.0-12.0%，而對軸瓦材料進行化學(xué)成分分析后發(fā)現(xiàn)Cu 的含量為2.37%，Sb 的含量為8.38%均不符合要求，造成烏金表面抗壓能力不足，也是造成軸瓦磨損的一方面原因。

5.4 軸瓦處理

由于現(xiàn)場不具備重新掛巴氏合金的能力，將軸承體拉回國內(nèi)處理，采用巴氏合金焊絲焊接到原軸承體基體上。上設(shè)備重新檢測尺寸，進行巴氏合金表面的加工。