萬安水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組推力軸承彈性油箱更換

何云 徐文波

摘 要：本文分析了萬安水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組推力軸承彈性油箱更換的原因，介紹了新彈性油箱的安裝工藝、受力調(diào)整方法及更換后的機(jī)組運(yùn)行情況。結(jié)果表明：更換后各部位振動(dòng)、擺度均正常，各瓦溫均在規(guī)定范圍內(nèi)且分布均勻，機(jī)組出力穩(wěn)定。可見，此次更換是成功的。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī);推力軸承;彈性油箱

中圖分類號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）19-0044-03

Abstract： This paper analyzed the reasons for the replacement of the elastic oil tank of thrust bearing of No. 2 unit in Wan'an Hydropower Plant， and introduced the installation technology of the new elastic oil tank， the method of force adjustment and the operation of the unit after replacement. The results show that after replacement， the vibration and swing of each part are normal， the bearing temperature is within the specified range and evenly distributed， and the output of the unit is stable. It can be seen that the replacement was successful.

Keywords： hydrogenerator;thrust bearing;elastic oil tank

萬安水力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組于1992年投產(chǎn)，使用的是液壓支柱式推力軸承[1]，18個(gè)液壓彈性油箱裝配在推力軸承的圓盤形底柱上。各彈性油箱采用鋼管從外部連接，整個(gè)油壓系統(tǒng)牢固連通、嚴(yán)密封閉。彈性油箱外形加工成波紋形，形成彈性壁，同時(shí)減少了充油量。彈性油箱內(nèi)設(shè)有保護(hù)罩，防止機(jī)械損傷，方便機(jī)組受力調(diào)整時(shí)推力軸承彈性與剛性之間的轉(zhuǎn)換[2]。

1 彈性油箱更換原因

1994年9月，彈性油箱止回閥內(nèi)漏，油壓從設(shè)計(jì)壓力1.1 MPa下降到0.7 MPa，中心平均壓縮量超過2 mm的設(shè)計(jì)要求。機(jī)組20多年的運(yùn)行及泄壓導(dǎo)致彈性油箱過度變形使用，可能會(huì)造成金屬疲勞。通過對(duì)返廠處理后彈性油箱的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)彈性油箱自調(diào)節(jié)能力較差，存在較大的設(shè)備安全隱患，因此有必要對(duì)彈性油箱進(jìn)行更換。

2 新彈性油箱的特點(diǎn)及負(fù)荷試驗(yàn)

2.1 新彈性油箱的特點(diǎn)

第一，每個(gè)彈性油箱之間通過底盤內(nèi)連通槽進(jìn)行連接，確保每個(gè)彈性油箱同步動(dòng)作。

第二，新彈性油箱止回閥采用二級(jí)密封結(jié)構(gòu)，一級(jí)密封通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓來改變壓力彈簧彈性，使閥座頂住閥體達(dá)到密封;二級(jí)密封通過螺帽內(nèi)螺釘頂住外閥體，達(dá)到預(yù)緊密封的目的。

2.2 新彈性油箱負(fù)荷試驗(yàn)

出廠試驗(yàn)時(shí)，油箱須充滿30號(hào)透平油，初始油壓為1.1 MPa，油箱伸長(zhǎng)值不大于1 mm。彈性油箱裝配后，整體做3 100 t負(fù)荷試驗(yàn)，保壓72 h。試驗(yàn)時(shí)盡量使每個(gè)油箱受力均勻，油箱最大下沉量不超過2 mm。

通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，新彈性油箱在28.1 MPa壓力（相當(dāng)于3 100 t負(fù)荷）下保壓72 h，各油箱平均壓縮值為1.078 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

3 舊彈性油箱拆除

第一，在機(jī)坑內(nèi)測(cè)量并修正前鏡板相對(duì)標(biāo)高。

第二，將彈性油箱連同推力支架整體吊至指定位置后，以重力機(jī)架內(nèi)圓（推力油槽擋油桶安裝處）的圓形弧面為基準(zhǔn)，均勻分8個(gè)點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)做好標(biāo)記），用深度尺測(cè)量油箱底盤內(nèi)圈與其最小距離（相對(duì)安裝中心位置）。同時(shí)，記錄8個(gè)測(cè)量點(diǎn)的中心數(shù)據(jù)，并應(yīng)有校核點(diǎn)數(shù)據(jù)。

第三，按順序拆除各推力瓦、瓦托、托盤，并一一對(duì)應(yīng)編號(hào)。

第四，測(cè)量每個(gè)支柱螺栓球面距油箱底盤上端面的相對(duì)安裝高程并核對(duì)記錄。

第五，拆除推力軸承座，且新彈性油箱采用新的推力軸承座。

第六，拆除彈性油箱底盤，定置擺放。

第七，拆除推力支架的銷釘和連接螺栓，定置擺放，將推力支架面清掃處理干凈，用刀口尺進(jìn)行檢查。

4 新彈性油箱安裝

通過測(cè)量，新彈性油箱軸承座頂部至底盤下端面的高度為680 mm，彈性油箱至底盤的高度為485 mm，新、舊彈性油箱的底盤內(nèi)徑尺寸偏差為±0.88 mm。新彈性油箱的制造應(yīng)與原支柱螺栓配合，并滿足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)余量要求，推力軸承座與軸承底盤銷釘孔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配鉆。具體安裝工藝如下[3]。

第一，清理檢查推力支架面，測(cè)量重力機(jī)架內(nèi)圓的內(nèi)徑尺寸。通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定新彈性油箱安裝位置及中心數(shù)據(jù)，將新彈性油箱吊裝就位并調(diào)整好中心位置，用連接螺栓進(jìn)行固定，校核中心位置數(shù)據(jù)并復(fù)核。

第二，確定底盤與推力支架的銷孔位置后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆鉸銷孔。

第三，打入銷釘后緊固連接螺栓，校核中心數(shù)據(jù)，將新推力軸承座吊裝就位并緊固連接螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查底盤與推力支架接合面的間隙，允許有局部間隙，深度不應(yīng)超過組合面寬度的1/3，總長(zhǎng)不應(yīng)超過周長(zhǎng)的20%，組合螺栓及銷釘周圍不應(yīng)有間隙。

第四，將原支柱螺栓按編號(hào)裝入新彈性油箱，安裝前應(yīng)把支柱螺栓清理干凈，安裝時(shí)用手旋入，注意防止絲扣卡死，更不能強(qiáng)行用扳手等工具旋入。

第五，用測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，并將支柱螺栓高程調(diào)回原支柱螺栓的相對(duì)安裝高程。

第六，按編號(hào)順序?qū)⑼斜P、托瓦和推力瓦一一吊裝就位，將托瓦下限位螺栓裝好進(jìn)行定位檢查。

5 機(jī)組高程、中心、水平、受力調(diào)整

在推力支架吊裝固定、風(fēng)洞支臂及蓋板回裝完成后，將彈性油箱剛性保護(hù)罩旋到底（保護(hù)罩打成剛性），剛性狀態(tài)一直保持到軸線處理后。

推力瓦檢查完好，在瓦面及鏡板面不涂油的情況下將鏡板吊裝就位，防止鏡板滑脫及吸附力過大。

5.1 鏡板高程調(diào)整

測(cè)量并調(diào)整鏡板背面高程，并與拆前鏡板高程進(jìn)行比較。

5.2 鏡板水平粗調(diào)

采用三點(diǎn)法將鏡板水平調(diào)至不大于0.03 mm/m，即在保證鏡板高程的情況下，用3個(gè)彈性油箱（推力瓦）調(diào)整鏡板的水平。鏡板水平調(diào)整完成后，在不改變鏡板標(biāo)高的情況下，將其他推力瓦均勻頂靠上，從而保證鏡板的水平。

5.3 中心、受力調(diào)整

彈性油箱調(diào)整前需要做好以下準(zhǔn)備工作：第一，將各轉(zhuǎn)動(dòng)部分裝復(fù)，測(cè)量發(fā)電機(jī)空氣間隙、水輪機(jī)迷宮環(huán)間隙，應(yīng)均無死點(diǎn);第二，風(fēng)閘完好，無漏氣、串氣現(xiàn)象;第三，頂轉(zhuǎn)子油泵完好，油量足夠;第四，下導(dǎo)接觸面抹油裝復(fù)，檢查無死點(diǎn)，成90°的方向?qū)ΨQ各抱4塊瓦（留間隙0.03～0.05 mm）;第五，18個(gè)彈性油箱保護(hù)罩旋到距底部3 mm;第六，將18根測(cè)桿裝好，并架好表架，百分表預(yù)留2 mm的壓縮量（小針對(duì)“2”，大針對(duì)“0”），并在下機(jī)架上設(shè)置一個(gè)百分表，用于監(jiān)視轉(zhuǎn)子頂起的高度;第七，檢查并確保無妨礙轉(zhuǎn)動(dòng)部分提升及下落到位的物件。

在轉(zhuǎn)子落下后，記錄每只百分表的讀數(shù)，測(cè)量鏡板水平、下導(dǎo)軸領(lǐng)至瓦架距離。之后，將上述測(cè)量的百分表讀數(shù)、機(jī)組水平、下導(dǎo)軸領(lǐng)至瓦架距離錄入專用軟件進(jìn)行計(jì)算，分析各彈性油箱支柱螺栓高度的調(diào)整量。

頂起轉(zhuǎn)子，按所計(jì)算的調(diào)整量，對(duì)各油箱支柱螺栓高度進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整過程中，調(diào)整量要適當(dāng)偏小，不宜過大。然后，把百分表重新對(duì)“0”，經(jīng)過以上步驟反復(fù)多次調(diào)整，使各彈性油箱中心壓縮量最大值與最小值之差不大于0.20 mm，且鏡板在自由狀態(tài)時(shí)，機(jī)組水平、中心、受力符合要求。

相關(guān)技術(shù)要求如下[4]：彈性油箱中心壓縮值最大值與最小值的差≤0.20 mm;相鄰彈性油箱中心壓縮量之差≤0.15 mm;鏡板水平合成值≤0.03 mm/m;水導(dǎo)瓦托環(huán)最小間隙≥0.75 mm;發(fā)電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子空氣間隙與平均空氣間隙之差不應(yīng)大于平均空氣間隙的±10%;漿葉與轉(zhuǎn)輪室間隙合格。

受力調(diào)整最終數(shù)據(jù)如表1所示。

經(jīng)計(jì)算，各彈性油箱平均壓縮值為0.595，[Pmax-Pmin]=0.685-0.542=0.143<0.20 mm，符合技術(shù)要求。

鏡板水平合成值為1.13格（0.023 mm/m），與+[X]夾角為282.75°（靠4號(hào)瓦），水平合成值小于0.03 mm/m，符合技術(shù)要求。

調(diào)整數(shù)據(jù)合格后，測(cè)量并復(fù)核機(jī)組水平、中心、受力數(shù)據(jù)，并做好記錄。

轉(zhuǎn)子上端空氣間隙測(cè)量：上端平均間隙為15.92 mm，上端最大間隙為17.48 mm，上端最小間隙為14.68 mm，最大間隙和最小間隙均不超過平均間隙的±10%，符合技術(shù)要求。

調(diào)整推力軸承各部位間隙，托瓦側(cè)限位螺母設(shè)計(jì)間隙為雙圈間隙1.60 mm，要求將內(nèi)、外兩圈間隙均調(diào)整為0.75～0.85 mm。在轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量落在彈性油箱時(shí)，托瓦下限位螺母的設(shè)計(jì)間隙為4 mm，彈性油箱保護(hù)罩間隙調(diào)整為5 mm。

間隙調(diào)整合格后，用鎖片鎖緊各彈性油箱支柱螺栓，整個(gè)彈性油箱調(diào)整完畢。分別測(cè)量上導(dǎo)軸領(lǐng)到瓦架的距離、鏡板工作面到推力瓦架的距離，并做好相關(guān)記錄。機(jī)組經(jīng)水平、中心、受力調(diào)整后，高程、水平、中心、各彈性油箱的受力均達(dá)到技術(shù)要求。

6 新彈性油箱更換后效果

機(jī)組運(yùn)行相關(guān)技術(shù)要求如下[5]：下導(dǎo)擺度≤0.45 mm，水導(dǎo)擺度≤0.45 mm，定子外殼[X]≤0.04 mm。

在相同水頭（27.8 m）、相同負(fù)荷（101.7 MW）下，比較2號(hào)機(jī)組彈性油箱更換前后振擺、瓦溫等數(shù)據(jù)，結(jié)果分別見表2、表3。

7 結(jié)語

2號(hào)機(jī)組更換彈性油箱并運(yùn)行6個(gè)月后，比較相同水頭、負(fù)荷下油箱更換前后的數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：更換后各部位振動(dòng)、擺度均正常，各瓦溫均在規(guī)定范圍內(nèi)且分布均勻，機(jī)組出力穩(wěn)定?？梢?，此次更換是成功的。

參考文獻(xiàn)：

[1]江曉林，陸明，賓斌.大型水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)[J].水電與新能源，2014（7）：33-36.

[2]趙新青.水輪發(fā)電機(jī)推力軸承彈性油箱的制造工藝[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（2）：29.

[3]張維平.丹江口水電廠5號(hào)機(jī)組推力軸承彈性油箱更換[J].華中電力，2000（1）：44-45.

[4]水利部.水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承、導(dǎo)軸承安裝調(diào)整工藝導(dǎo)則：SL 668—2014[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[5]國家能源局.水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程：DL/T 751—2014[S/OL].（2014-03-18）[2021-05-02].https：//www.doc88.com/p-9899120363810.html？r=1.

3107500338281