水布埡水輪發(fā)電機推力瓦的測量與分析

水布埡水輪發(fā)電機推力瓦的測量與分析

1發(fā)電機及引力系統(tǒng)湖北省清江水布機械廠位于湖北省巴東縣。清江級電力發(fā)展的主要項目是清江級電力發(fā)展。電站安裝有4臺型號為SF400-40/11900的水輪發(fā)電機,額定轉(zhuǎn)速150r/min,單機額定功率400MW,最大持續(xù)運行功率460MW,總裝機容量1840MW,保證出力310MW,多年來平均發(fā)電量39.2億kW·h。水布埡水輪發(fā)電機為立軸半傘型結(jié)構(gòu),推力軸承位于轉(zhuǎn)子下部的下機架上。推力軸承采用自身鏡板泵外循環(huán)冷卻方式,在下機架腿之間設(shè)置8臺高效列管式冷卻器,推力油槽內(nèi)的熱油抽出經(jīng)冷卻器冷卻后再注入油槽冷卻軸承,以帶走軸承產(chǎn)生的熱量。機組推力負荷為2350t,承受水輪發(fā)電機組所有轉(zhuǎn)動部分的重量(包括水輪機最大水推力在內(nèi)的最大荷載)。推力軸承采用碟形彈簧束支撐,以向推力瓦提供均勻的支撐,所用的碟簧全部為進口。共設(shè)有20塊推力鎢金瓦,各瓦具有互換性,此外還設(shè)有高壓油頂起裝置。推力瓦采用在鋼瓦坯上澆鑄軸承合金的鋼制瓦,瓦面材料牢固地錨結(jié)在瓦坯上。推力瓦瓦坯厚度為47±0.5mm,瓦體厚度為50±0.2mm,巴氏合金厚度為3±0.5mm,推力瓦面高壓油環(huán)槽設(shè)計深度0.80mm,具體如圖1所示。2機組基于重復(fù)檢查,確定好的高壓油環(huán)槽和水布第三臺推力瓦磨損程度對比水布埡機組投運以來,該機組推力瓦主要存在以下問題。1)3、4號機組推力瓦磨損嚴重。從2008年6月至2013年1月檢修期間針對3、4號機組推力瓦進行了連續(xù)的跟蹤測量,其中2008年6月3號機組由于高壓油環(huán)槽磨損導(dǎo)致其深度達不到要求,對高壓油環(huán)槽進行了加深處理。2010年4月以及2013年1月檢修期間對推力瓦進行檢查發(fā)現(xiàn)3號機組20塊推力瓦均存在不同程度的磨損,高壓油環(huán)槽磨損嚴重,具體如圖2所示。2)水布埡4臺機組推力軸承瓦溫較國內(nèi)同類型軸承溫度偏高(水布埡推力軸承瓦運行溫度為70℃左右,拉西瓦推力軸承瓦運行溫度為55℃左右)。3號機組在運行時出現(xiàn)2、11、17、19號推力瓦溫偏高,11號瓦溫在夏季發(fā)電期間最高達到74℃(75℃為報警值)。3)備用瓦的巴氏合金厚度明顯小于3、4號機組推力瓦的巴氏合金厚度。平均只有2.344mm(標準值3±0.5mm),具體參見表1,表中測點如圖3所示。4)在檢修過程中發(fā)生推力瓦處與高壓油泵連接螺紋損壞(推力瓦瓦基材料為Q235A)。3推力外循環(huán)油流量為解決推力瓦存在的問題,對不同的情況作了相應(yīng)的分析和處理。1)2008年6月3號機組由于高壓油環(huán)槽磨損嚴重,深度達不到要求,最小值僅為0.2mm,最大值為0.76mm,平均值為0.46mm。對此在裝瓦前需對高壓油環(huán)槽進行加深處理,對瓦面毛刺點用刮刀進行處理。由于12號的巴氏合金厚度相對比較薄,平均厚度只有2.54mm(分4點測后求平均),接近推力瓦最小厚度極限2.5mm,故用備用瓦B-20對其進行更換,舊瓦返廠進行加工。備用瓦B-20巴氏合金厚度平均值為3.17mm,滿足運行要求。9號瓦巴氏合金厚度也偏薄,平均只有2.45mm,可考慮下次更換。2)3號機組2013年1月份推力瓦面高壓油環(huán)槽深度平均值為0.57mm,而4號機組平均深度為0.68mm,3號機組相關(guān)數(shù)據(jù)明顯小于4號機組,且瓦面磨損較嚴重。3號機組在運行時出現(xiàn)2、11、17、19號推力瓦溫過高,其推力瓦厚度平均分別為50.095、50.11、50.12、50.11mm,滿足運行要求,具體參見表2,表中測點編號如圖4所示。推力瓦面高壓油環(huán)槽平均深度分別為0.595、0.525、0.585、0.545mm(最小值為0.495mm),推力瓦溫與高壓油槽深度無明顯線性關(guān)系,具體參見表3,表中測點編號如圖4所示。鑒于目前3號機組的運行情況較差以及推力瓦的磨損情況較嚴重,建議對3號機組所有推力瓦進行更換。4臺機組整體瓦溫偏高與推力外循環(huán)流量有很大的關(guān)系,對推力外循環(huán)油流量進行觀測,推力循環(huán)油流量瞬間讀數(shù)跳動很大(以3號機組同一流量計為例,流量從0.61m3/h可以跳躍到1.5m3/h),無法根據(jù)建立油位與推力外循環(huán)流量之間的關(guān)系?，F(xiàn)場讀數(shù)只能得出大概平均值,其中1號機平均流量為22.22m3/h,2號機平均流量4.18m3/h,3號機平均流量1.23m3/h,4號機平均流量1.04m3/h(單臺冷卻器油流量參數(shù)為:40m3/h)。推力外循環(huán)油壓力太小,現(xiàn)場壓力表計無法讀取。其中1號機與其他機組流量差距太大,表計顯示數(shù)據(jù)可靠性值得懷疑。4臺機組推力外循環(huán)油流量遠遠小于冷卻器給出的油流量參數(shù),這是推力軸承瓦溫偏高的重要原因。瓦溫偏高也與進、出油邊油膜厚度比有關(guān),進、出油邊油膜厚度比h1/h2是推力軸承運行的一個重要參數(shù),偏心支承推力軸承的最佳值為2.5~3.0。為此,有時在瓦面上預(yù)加工出型面,以利形成油膜。不同結(jié)構(gòu)中心支承推力軸承的這一性能指標的好壞,可用其運行時進、出油邊油膜厚度比值來衡量。比值大即瓦的周向傾角大,則易形成動壓潤滑的油楔,有利于提高軸承的承載能力和降低瓦溫。水布埡推力瓦在進油邊也加工有斜面,利于油膜的形成。如無明確規(guī)定,進油邊可按寬10mm、深0.5mm刮削,斜邊與接觸面必須圓滑過渡,不能出現(xiàn)臺階。這4塊(即2、11、17、19號)瓦溫偏高的推力瓦斜面在實際運行中是否有所磨損,以及進、出油邊油膜厚度比是否偏小,待下次檢修時對其數(shù)據(jù)進行測量。3)備用瓦以及加工后的12號瓦的巴氏合金厚度平均值為2.34mm,3、4號機組的巴氏合金平均厚度分別為2.76、3mm,明顯小于3、4號機組巴氏合金厚度,是否滿足運行要求須與廠家進一步溝通。4)由圖紙可知,推力瓦瓦基材料為Q235A、Q235A,韌性和塑性較好,有一定的伸長率,具有良好的焊接性能和熱加工性。在檢修過程中出現(xiàn)推力瓦處與高壓油泵連接螺紋損壞,需要和廠家進行溝通,考慮將此組螺紋的配合螺紋加長,從而提高連接強度。4推力軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計3號機組帶負荷后,推力瓦的瓦溫2號(67.2℃)、11號(67℃)、12號(64.5℃)、17號(67.1℃)和19(64.2℃),略低于或和平均瓦溫67.1℃相持平,達到預(yù)期效果。良好的設(shè)計是機組安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵,水布埡電站推力軸承具有承載大、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便的優(yōu)點。推力瓦采用的小彈簧多點彈性支撐,避免了國內(nèi)經(jīng)常采用的支柱螺栓單點剛性支撐、單托盤支撐所造成的因瓦面比壓和油膜厚度不均勻。水布埡電站