水電站水導軸承的技術(shù)改造淺析

水電站水導軸承的技術(shù)改造淺析引言水輪機水導軸承是小型水電站重要的機械組件，其在保證水輪機穩(wěn)定、高速運轉(zhuǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用。但是由于水輪機所處的工作環(huán)境較為復雜，導致水導軸承出現(xiàn)問題的原因也是多種多樣的，很難在水輪機正常運行中通過人員監(jiān)控、軸承潤滑油位高低進行判斷，這就需要對現(xiàn)有的水導軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化以及改造，盡可能考慮到環(huán)境因素對于水導軸承運行穩(wěn)定性的影響，從而有效保證水輪機組運行正常穩(wěn)定、安全可靠。一、水導軸承結(jié)構(gòu)存在的問題及原因如圖1所示水導軸承結(jié)構(gòu)簡圖可知，水導軸承由4塊橡膠軸瓦組成，通過弧形軸瓦之間的相互配合，實現(xiàn)對軸的有效驅(qū)動與保護。水導軸承的軸瓦是由水輪機軸承套筒利用臺階定位進行固定控制，通過調(diào)整周外外部的楔形鐵塊的位置使其進行上下移動，進而有效調(diào)整軸瓦的受力情況以及固定情況。水導軸承的軸瓦調(diào)整楔鐵與調(diào)整螺栓之間是通過柱銷連接起來的。水導軸承在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)以下幾個問題：圖1水導軸承結(jié)構(gòu)簡圖1.法蘭；2.回油管；3.軸承體；4.徑向環(huán)狀油槽；5.斜油槽；6.進油孔；7.進油口；8.轉(zhuǎn)動油盆（一）頂蓋螺栓斷裂或?qū)~軸剪斷通過分析水導軸承現(xiàn)場運行實際情況，可知導致頂蓋螺栓斷裂或?qū)~軸剪斷出現(xiàn)的主要原因還是因為水導軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導致整體的強度較低，再加上軸瓦調(diào)整楔鐵與調(diào)整螺栓的柱銷尺寸以及強度均較低，無法有效對抗軸承受到的剪應力，在多次循環(huán)使用中就會造成水導軸承損壞的情況。對于大部分水輪機來說，其采用的多為壓明槽式結(jié)構(gòu)的蝸殼，該結(jié)構(gòu)盡管對于水輪機的保護較好，但是其水流方向性較差，再加上小型水電站發(fā)電過程中運行水頭相對于水輪機要大很多，這就使得水輪機運行中受到較大的水的擠壓應力。再加上水輪機組構(gòu)建在制造、安裝過程中會存在一定的誤差，在水輪機高速運轉(zhuǎn)情況下，較小的誤差會被無限放大，進而使得整體機組受到的徑向作用力較大，嚴重影響水輪機組的正常使用。（二）水導軸承燒瓦水輪機水導軸承燒瓦是嚴重的工程事故，其對于水導軸承的綜合性能的損失是極其嚴重的。引起水導軸承燒瓦的原因有很多種，例如潤滑油的質(zhì)量不達標、水輪機的工作環(huán)境惡劣等，但是最主要的原因還是水輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在較大問題。通過收集、檢查和綜合分析多個水電站水導軸承燒瓦事故整改效果可知，通過對水導軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，水輪機機組的運行情況穩(wěn)定可靠。停機并且拆下存在燒瓦的水導軸承可知，水導軸承上半部的燒傷情況要比下部要嚴重的多，究其原因是因為下部軸瓦的潤滑情況要優(yōu)于上部軸瓦，潤滑油沒有充分進入軸瓦上部與主軸之間的間隙中，在較高的轉(zhuǎn)速下，上部軸瓦的損失情況較為嚴重。二、水導軸承結(jié)構(gòu)技術(shù)改造方案（一）水導軸承結(jié)構(gòu)改造原則要求采用科學可靠的方案進行改造，改造后能夠基本消除水導軸承存在的上述問題，保證水輪機能夠穩(wěn)定運行；在實施設(shè)計方案的同時，能夠充分利用原有的零部件，盡可能避免新增額外的功能部件，且要求新增的功能部件要容易制造，工作效率以及使用壽命都要高；充分結(jié)合水導軸承現(xiàn)場的實際損傷情況，結(jié)合相關(guān)的整改技術(shù)，有針對性地對水導軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，保證整改后的水導軸承結(jié)構(gòu)能夠滿足現(xiàn)場的使用要求。（二）水導軸承結(jié)構(gòu)改造內(nèi)容參照現(xiàn)場的水導軸承使用情況，盡量不更改水輪機組整體結(jié)構(gòu)，遵循便于維護檢修的原則，對于水導軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進。1.在保證功能的前提下，除去橡膠軸瓦中的楔形調(diào)整鐵塊、墊鐵及相關(guān)配套設(shè)施（包括螺栓、柱銷、地板等），并且在保證功能的前提下將軸瓦上下部進行對換。2.為了盡可能地降低橡膠軸瓦與轉(zhuǎn)輪之間的間隙，從而有效降低橡膠軸瓦承受的徑向力，需要將水導軸承頂蓋部分的厚度降低約1.5cm（根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整），同時為了提升水導軸承套抵抗剪應力的能力，應該將水導軸承套壁厚增加約2cm（根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整），從而有效提升水導軸承的抗剪切應力的能力。3.要求在水導軸承套對應軸瓦的中心位置進行開孔，在該處增加M18（根據(jù)水導軸承的大小靈活調(diào)整）的調(diào)整螺栓，以便于維護檢修人員在開展檢修時能夠調(diào)整軸瓦預緊力，調(diào)整完成后，將螺栓的螺母擰緊。4.對軸瓦的油槽進行改造，將原來軸瓦上的3條均布斜油槽改成在煤塊軸瓦中間開設(shè)計一條豎直方向的油槽，再將軸瓦的兩邊角合割去一小部分。通過這一改進，當軸瓦合在一起后，就有了4條油槽，極大地提升了油槽的輸油能力；對于進油孔進行改造，封閉原來的進油孔，改造后的水導軸承結(jié)構(gòu)如圖2所示。此時水輪機組正常運行時，主軸帶動轉(zhuǎn)動油盆一起轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，進油口處的油壓較大，潤滑油可以很容易地沿著油槽進入到軸瓦的整體空間，從而保證潤滑油能夠進入到摩擦間隙內(nèi)進行充分潤滑。圖2改造后的水導軸承結(jié)構(gòu)簡圖1.出油口；2.軸瓦；3.軸承體；4.進油口5.改造進油口，進油管做成弧形，進油口與油盆內(nèi)壁最大接近，油口做斜切面，增加進油面。這樣一來，就可以很好地促進油管質(zhì)量的提高，避免因為質(zhì)量問題而導致機器的使用。要知道油管是水泵的重要組成部分，通過對這個部分的改進，可以更加高效的促進水泵的工作進行，使得運轉(zhuǎn)效率進一步提高。而且對于水泵運轉(zhuǎn)來說，可以進一步提高運行效率。結(jié)語：通過對存在結(jié)構(gòu)問題的水導軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，可以有效降低水輪機頂蓋固定螺栓斷裂、水導瓦上下部燒傷情況差異較大、導葉軸受力剪斷等現(xiàn)象的發(fā)生，保證水路機組能夠良性運行。在滿足水輪機組安全運行的基本條件的基礎(chǔ)上，有效降低了水輪機停機檢修維護時間，增強了小型水電站機電設(shè)備的利用率，帶來可觀的經(jīng)濟效益。參考文獻[1]吳建忠.