水輪發(fā)電機(jī)推力瓦溫瓦溫升偏心率及磨損分析

水輪發(fā)電機(jī)推力瓦溫瓦溫升偏心率及磨損分析

1發(fā)電機(jī)的荷重發(fā)電機(jī)推擠瓦是水輪發(fā)電的重要部件之一。它用于承受設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分的重量和機(jī)的軸向力，以及通過水輪機(jī)槍的負(fù)荷臂和基礎(chǔ)混凝土。其工作性能的好壞,將直接關(guān)系到機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。2氟塑料瓦和巴氏合金瓦推力軸瓦分巴氏合金瓦和彈性金屬塑料瓦(氟塑料瓦)兩大類。巴氏合金瓦溫升反應(yīng)速度快,相對危害輕,并且溫升引起燒瓦不易損傷鏡板;氟塑料瓦溫升反應(yīng)速度慢,延長危害時間長,易擴(kuò)大事故,溫升熔化氟塑料層,青銅絲外漏易造成鏡板損傷。但氟塑料瓦與巴氏合金相比較具有特殊優(yōu)點(diǎn):承載能力強(qiáng)、耐高溫、變形小、摩擦系數(shù)小、維修簡單等,并正在逐步取代巴氏合金瓦。氟塑料瓦在檢查、處理過程中免去了研刮,但由于本身的特點(diǎn)決定一旦出項(xiàng)下列問題就必須更換:瓦溫過高燒瓦、軸瓦金屬層與氟塑料層脫層。3推力軸承生產(chǎn)存在的問題眾多調(diào)研資料表明,造成推力瓦溫瓦溫過高及磨損主要存在以下幾個方面:一是推力軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計及選型不合理;二是推力軸承加工制造工藝質(zhì)量較差;三是潤滑油的循環(huán)和冷卻;四是安裝和運(yùn)行管理;五是機(jī)組運(yùn)行特性不良;六是推力軸承甩油。3.1推力瓦熱變形量與周向偏心率的關(guān)系推力軸承設(shè)計及選型根據(jù)設(shè)計機(jī)組給定的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速等參數(shù),計算推力軸承主要數(shù)據(jù),從而確定推力軸承扇形瓦的塊數(shù)、尺寸以及軸承其他附件結(jié)構(gòu)、尺寸。結(jié)構(gòu)設(shè)計及選型不合理主要表現(xiàn)以下幾個方面:推力瓦的熱變形和機(jī)械變形。在這兩種變形中,熱變形更難控制。對于傳統(tǒng)扇形瓦,熱變形量往往為設(shè)計最小油膜厚度的幾倍,推力瓦周向熱變形量往往是周向機(jī)械變形量的2-3倍,推力瓦徑向熱變形量與徑向機(jī)械變形量相接近,徑向變形總量比周向變形總量大2-3倍。正是由于推力瓦熱變形和機(jī)械變形隨著機(jī)組負(fù)荷增加而增加,促使油膜厚度被破壞而造成研瓦事故。推力瓦的周向偏心率。通過推力瓦周向偏心率增大,比原有設(shè)計值提高1/3-1/2以上,獲得了明顯的效果。這使人們認(rèn)識到,單位壓力較大推力軸承,適當(dāng)增加偏心率,對改善其啟動性能,提高承載能力,增加油膜厚度等是有利的。3.2材料的磨損和機(jī)械(1)鏡板不平度過大。鏡板不平度過大系指鏡板波浪度及粗糙度超過允許范圍,由于鏡板不平度過大,使推力瓦瓦溫升高,鏡板鏡面劃傷磨損。通常巴氏合金瓦粗糙度控制在Ra≤0.2-0.4μm,氟塑料瓦Ra≤0.64μm,波浪度≤0.05mm。(2)材料機(jī)械性能問題。推力軸承支撐機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中異變,個別支撐球面和鉻鋼墊塊表現(xiàn)出深淺不一的壓痕;個別平衡塊蠕動發(fā)卡;彈性油箱壓裂或漏油變剛性支撐等,都導(dǎo)致推力瓦受力不均,個別推力瓦超過最大承載發(fā)生磨損,進(jìn)而造成所有推力瓦磨損。3.3推力瓦進(jìn)油邊形狀不盡合理,導(dǎo)致瓦間油流阻滯推力軸承內(nèi)部油循環(huán)結(jié)構(gòu)不當(dāng)。軸承內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)不當(dāng),會造成熱油短路,使瓦溫升高;有的外循環(huán)推力軸承對推力瓦的供油方向與鏡板旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的油流方向相反,使瓦間油流停滯,如瓦間不采取相應(yīng)措施,也是造成推力瓦過熱以致加速磨損的原因之一。因此,有的推力軸承采用刮油板,噴油管等措施。推力瓦進(jìn)油邊形狀不好。推力瓦進(jìn)油邊形狀不好,對推力軸承在機(jī)組啟動瞬間油膜形成速度產(chǎn)生一定影響。油的循環(huán)動力不足(油的流速過低),還可能在推力瓦的出油邊產(chǎn)生滯流區(qū)或渦流區(qū)。冷卻器銅管堵塞、進(jìn)出水壓力不足、擋油板位置及結(jié)構(gòu)不當(dāng)以及過油面積不足等,均會降低冷卻器的冷卻效果而導(dǎo)致瓦溫的升高。3.4機(jī)組運(yùn)行殘余應(yīng)力(1)推力瓦受力調(diào)整。機(jī)組安裝及檢修期間,應(yīng)認(rèn)真、嚴(yán)格的進(jìn)行推力瓦的受力調(diào)整,盡管液壓支柱式推力軸承有一定自調(diào)節(jié)能力,但仍應(yīng)引以充分注意,防止個別推力瓦負(fù)荷過大,在運(yùn)行中發(fā)生過熱而加劇磨損。(2)推力瓦的殘余變形。在新安裝機(jī)組或老機(jī)組大修過程中更換個別新瓦,由于新瓦內(nèi)存在一定的殘余應(yīng)力,在機(jī)組運(yùn)行中,這部分殘性應(yīng)力產(chǎn)生相應(yīng)的殘性變形,這種變形給油膜厚度及其分布帶來不同程度的影響。(3)軸線處理、導(dǎo)軸承間隙調(diào)整等。導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整不良,軸線不垂直度過大,鏡板和推力頭水平超過規(guī)定范圍的等,加劇了推力軸承運(yùn)行條件惡化,引起運(yùn)行中鏡板的顫動,在軸承中出現(xiàn)脈動力,導(dǎo)致推力瓦的分離脫層現(xiàn)象。(4)運(yùn)行管理不善。機(jī)組開停機(jī)頻繁,啟動時推力瓦單位負(fù)荷增大,甩負(fù)荷過多,造成推力軸承運(yùn)行自然老化;潤滑油變質(zhì),含有水分、油污等雜物進(jìn)入,造成鏡板鏡面粗糙度增大,嚴(yán)重時,高壓油頂起推軸瓦油室磨損,摩擦系數(shù)增大,油膜減少或破壞或推力瓦與鏡板嚴(yán)重磨損。3.5機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性變差機(jī)組振動、穩(wěn)定性較差。由于轉(zhuǎn)輪氣蝕及沖刷,嚴(yán)重時往往引起水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪不均勻受力及導(dǎo)葉、蝸殼、尾水管水流分布不均,使機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定變差;由于水力不平衡、磁拉力不平衡、機(jī)械受力不平衡力及壓力脈動等,使運(yùn)行機(jī)組產(chǎn)生受迫振動及共振,機(jī)組的動負(fù)荷的分量增加,推力軸承受到脈振沖擊、干擾和破壞了推力瓦的正常壓力分布和油膜厚度。3.6與擋油圈之間資金資金分離的發(fā)電機(jī)推力軸承甩油有兩種情況,一是油質(zhì)從旋轉(zhuǎn)件內(nèi)壁與擋油圈之間甩向發(fā)電機(jī)內(nèi)部,另一種是油質(zhì)從旋轉(zhuǎn)部件與蓋板間的縫隙甩向外部。甩油造成軸承運(yùn)行油位降低引起推力瓦溫升,過高可能引起研瓦現(xiàn)象。4風(fēng)力軸、油室、降低油壓(1)當(dāng)推力瓦進(jìn)油邊及中部大面積磨損時,說明推力瓦啟動性能不良或承載能力較低,不能很快形成油膜或沒有足夠的油膜厚度。在校核推力瓦周向偏心率設(shè)計值及實(shí)際值后,根據(jù)計算與經(jīng)驗(yàn)可酌情提高推力瓦偏心率。(2)除了在設(shè)計、制造上針對推力瓦熱變形及機(jī)械變形采取雙層瓦及水冷瓦結(jié)構(gòu)等措施外,采取在推力瓦“中間帶”特殊刮低0.02-0.03mm可以有效抵消推力瓦部分機(jī)械變形,提高推力瓦使用壽命。(3)在液壓支柱式推力軸承上取消抗重螺栓,將推力瓦直接或通過墊環(huán)間接平放彈性油箱,這樣改進(jìn)后,與原結(jié)構(gòu)比較,推力瓦最大變形量大幅減少,最小油膜厚度有所增加,承載能力有所提高,平均瓦溫及最高瓦溫有所降低,結(jié)構(gòu)得到簡化,便于安裝、檢修。(4)有的具有高壓油頂起裝置的推力軸承,其瓦面有2個環(huán)油室,其中心距大小選擇合理與否,對推力軸承影響較大。油室中心距、油室深度適合,可增加油室中部進(jìn)油量。(5)提高油冷卻器的冷卻效果。在可能條件下,提高冷卻水壓力、增大水流量、改進(jìn)冷卻器結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)冷卻效果、改變油的循環(huán)。(6)在雙層瓦結(jié)構(gòu)中,學(xué)習(xí)日立公司將薄瓦制成梯形斷面,將進(jìn)油邊的瓦背倒角,托瓦設(shè)計冷卻油溝,使邊界層油引向托瓦周向冷卻油溝,冷卻托瓦的上表面,減少托瓦的熱變形,增加承載能力,減少變形摩擦。(7)對軸線調(diào)整,調(diào)整導(dǎo)軸承瓦隙,消除水力不平衡、磁拉力不平衡、機(jī)械受力不平衡力及壓力脈動等引起的機(jī)組受迫振動及共振。(8)解決推力軸承甩油問題。按采取措施的主導(dǎo)作用可分阻擋、均壓等。阻擋法如在推力頭內(nèi)壁加裝風(fēng)葉;在旋轉(zhuǎn)件內(nèi)壁加裝擋油環(huán)。對外甩油采取加強(qiáng)密封性能即旋轉(zhuǎn)件與蓋板間設(shè)迷宮槽加多層密封圈。均壓法是將轉(zhuǎn)子高壓區(qū)的氣流引向擋油管下部,使上下壓力均衡,外甩油可在推力油