400 MW抽水蓄能機組推力軸承瓦溫較高的分析與處理

楊佳佳

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 引言

廣東陽江抽水蓄能電站位于廣東省陽春市與電白縣交界處的八甲山區(qū)，地理位置處于廣州～湛江粵西片的中部，直線距廣州市230 km，距陽春市50 km，距陽江市60 km。電站建成后，將服務廣東電網(wǎng)，承擔電力系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用。電站規(guī)劃裝機規(guī)模2 400 MW，分近、遠兩期建設，均安裝3臺單級立軸單轉速混流可逆式水泵水輪機-發(fā)電電動機機組，為國內(nèi)首臺單機容量最大、轉速最高的國產(chǎn)蓄能電站機組。中國水利水電第十四工程局有限公司負責機組安裝。

2 陽蓄電站發(fā)電電動機主要參數(shù)

陽蓄電站發(fā)電電動機為三相豎軸空冷懸吊式可逆式同步電機，主要參數(shù)如表1所示。

表1 陽蓄電站發(fā)電電動機主要參數(shù)

3 陽蓄電站推力軸承結構特點

陽蓄電站推力軸承位于轉子上方，安裝在上機架中心體上方的油槽內(nèi)，采用分體結構。發(fā)電機結構三維示意圖如圖1所示。

圖1 發(fā)電機結構三維示意圖

推力軸承主要由推力頭、鏡板、彈性油箱、推力油槽、推力瓦等組成。推力軸承共12塊瓦，采用可以互換、便于運行維護的雙層結構，薄瓦瓦面材料為巴氏合金瓦。推力軸承采用單波紋彈簧油箱支撐結構，見圖 2所示，彈性油箱具有安裝調(diào)整方便、機組運行過程中自動平衡瓦間負荷的能力，保證各塊瓦的負荷均勻度不大于3%、瓦的傾斜靈活，并能較好地控制瓦的變形。冷卻方式為外加泵外循環(huán)冷卻；機組配置高壓油頂起裝置，便于機組啟動及停機過程形成可靠的潤滑油膜；油槽蓋采用接觸式油擋，油擋頂部設有毛刷，進一步防止油霧逸出。推力軸承結構三維示意圖如圖 3所示。

圖2 單波紋彈性油箱結構三維示意圖

圖3 推力軸承結構三維示意圖

表2 推力軸承參數(shù)

4 推力軸承瓦溫偏高分析及處理

4.1 推力軸承瓦溫情況

陽蓄1號機組運行時，發(fā)電機工況推力油槽熱油溫度33℃，推力瓦溫66.5℃～76.1℃，抽水工況推力油槽熱油溫度32.4℃，推力瓦溫69℃～74.7℃。推力瓦型面為平面。

陽蓄2號機組安裝時現(xiàn)場處理推力瓦型面，發(fā)電工況推力油槽熱油溫度31.8℃，推力瓦溫50.7℃～58.9℃；在啟機過程中最高瓦溫達65℃；抽水工況推力油槽熱油溫度33.1℃，推力瓦溫63.3℃～72.8℃，在啟機過程中最高瓦溫達78℃，進行工況轉換試驗時，最高瓦溫達80℃。

4.2 推力瓦溫偏高原因分析

從1號機組各項數(shù)據(jù)看出，即使油溫較低，但瓦溫卻較高，而且各瓦溫差較大。對造成推力瓦溫差較大進行分析，確定可能有以下原因：

（1）推力瓦間導流板間隙過小致使導流板卡澀，導致推力瓦無法進行自調(diào)節(jié)使瓦溫升高，導流板示意圖如圖4所示；

圖4 推力瓦間導流板

（2）瓦托限位銷間隙較小使推力瓦調(diào)節(jié)范圍小導致瓦溫較高，瓦托限位銷示意圖如圖5所示；

圖 5 瓦托限位銷

（3）彈性油箱高度偏差較大，導致推力瓦溫差較大；

（4）溫度計測點位置偏差較大，導致所測的各推力瓦溫度數(shù)據(jù)偏差較大；

（5）推力瓦型面導致進出油不順暢，導致推力瓦未形成最佳油膜使瓦溫升高，推力瓦型面如圖6所示。

圖6 推力瓦型面示意圖

4.3 推力瓦溫偏高處理

（1）處理前檢查

1）檢查各導流板與相應推力瓦間隙是否靈活無卡滯，并測量導流板與瓦托槽實際間隙；

2）檢查各瓦托在徑向、周向是否有活動余量，并測量瓦托與限位銷實際間隙；

3）測量計算彈性油箱各個支撐面高差；

4）溫度計取出前檢查溫度計深入推力瓦尺寸；

5）推力瓦取出后測量各薄瓦厚度。

（2）檢查情況

1）12塊導流板與推力瓦托均可以自由滑動無卡滯現(xiàn)象，且實際測量間隙數(shù)據(jù)不低于設計尺寸；

2）12塊瓦托在徑向、軸向均有活動余量，活動量符合設計安裝要求；

3）彈性油箱支撐面及推力瓦面高差低于0.05 mm，整體平面度符合要求；

4）溫度計上自身加工止口，即深入推力瓦尺寸一致；

5）推力瓦取出后厚度測量數(shù)據(jù)偏差較低、符合設計安裝要求。

（3）處理方案

根據(jù)瓦溫數(shù)據(jù)及檢查數(shù)據(jù)分析，制定以下處理方案：

1）取出導流板進行打磨以增加其與瓦托槽間隙，提高瓦托自調(diào)節(jié)程度；

2）對1號機組薄瓦型面進出油邊進行打磨處理，瓦面兩側進出油邊為楔形過渡，以合理分布載荷及控制瓦溫、溫差，打磨尺寸按圖7進行；

圖7 推力軸承瓦進出油邊處理尺寸

3）對2號機組使用已對進出油邊進行加工處理的備品瓦進行更換，更換前對備品瓦厚度進行測量，保證更換后推力瓦上平面整體平面度不超過0.05 mm。

5 處理結果

1號、2號機組通過對導流板機推力瓦型面進出油邊處理后，推力瓦溫度得到明顯有效的降低，且各瓦溫差也相應減小。1號機組最高瓦溫為63.3℃；2號機組最高瓦溫為51.5℃。機組振動、擺度、油溫、瓦溫等一切正常。

陽蓄電站1號、2號機組推力瓦處理后瓦溫對比見表3。

表3 推力瓦處理后瓦溫

根據(jù)處理前后1號、2號機組推力軸承瓦溫分析，確定導流板與推力軸承瓦托槽間隙較小和推力瓦型面進出油邊無楔形過渡、過渡較小是造成瓦溫較高的原因，認定推力瓦型面進出油邊成型質(zhì)量是影響推力瓦溫的重要因素。

6 結語

陽蓄電站1號、2號機組推力瓦溫較高的問題分析及處理結果表明，推力瓦自調(diào)節(jié)范圍和瓦型面進出油邊型式是影響瓦溫的重要因素，改變推力瓦型面進出油邊型式以及增加推力瓦托槽與導流板間隙、進出油邊楔角，推力瓦溫都能得到較好的改善。因此需要重點考慮高水頭、高轉速、大容量機組推力軸承結構設計對其溫度的影響，為后續(xù)此類型機組提供可靠的參考。