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太陽升電站臥式水輪機推力軸承故障分析處理
2010-11-18
作者：劉克仁 （城步苗族自治縣太陽升水電站）
太陽升水電站共裝設四臺混流式臥式水輪發電機組。3、4號機組于1989年8月投產；1、2號機組于1990年5月投產。四臺機組自運行以來，多次發生推力軸承燒損事故。為提高推力軸承的安裝、檢修和運行質量，探索推力軸承的工作性能，摸清燒瓦事故的原因，我們對推力軸承運行故障作出了如下分析與探討：一、推力軸承結構特點和參數
1．結構特點：本臥式水輪發電機組，采用三支點軸承。推力軸承和前導軸承裝于同一軸承座內。軸承采用自循環潤滑。水冷卻系統。推力軸承為機械調整結構。調整機構固定于軸承座上。
2．參數：
額定出力1250KW
額定轉速1000rad/min
推力負荷5.6t
瓦塊數10塊
潤滑油30號透平油
二、推力軸承安裝
由于本機組鏡板與主軸聯成一體。刮瓦方法與常規方式有所不同。常規刮瓦方式有兩種，一種是鏡板工作面朝上，瓦加在鏡板上研磨刮瓦，為初刮瓦。安裝以后，用盤車精刮；另一種方法是鏡板壓在瓦上，用研磨機研磨利瓦。對小型臥式機組，我們采用推力在研磨平板上研磨刮瓦，刮削精度及進油邊斜度按標準進行。推力瓦的受力調整，采用固定主軸，用塞尺檢查調整推力瓦和鏡板之間的間隙。再轉動主軸90℃，固定主軸，再用塞尺檢查每塊推力瓦與鏡板之間的間隙是否相等。如此反復檢查間隙，直到主軸在互成90℃的四個方位上每塊推力瓦與鏡板之間的間隙完全相等為止，至此，使每塊推力瓦受力均衡。
三、推力軸承磨損原因的分析與處理
4號機組1990年8月在運行加負荷時，引起推力瓦溫度急驟上升，推力瓦已全部磨損，鏡板面已被劃傷，其磨損深度有的圈痕達0.2mm深。采用常規方法對鏡板研磨拋光，更換推力瓦。開機啟動，空載運行1h，推力瓦溫度就達60℃。從此溫度看。顯然不能帶負荷運行、停機抽瓦檢查發現推力瓦仍有磨損，磨損處表面光亮呈鏡面狀，磨損部位在扇形瓦塊的外半圓上。
1．鏡板表面光潔度要求很高，按設計要求達到11級精度以上，硬度要達到HB－180～220。4號機組鏡板由于上次處理未能達到要求，鏡板工作面呈暗灰色，光潔度下降，劃痕較多，并有很多圓形線條，且線條均在外圓部分與推力瓦磨損部位相吻合、因此決定將鏡板送邵陽水輪機廠車削磨平拋光。
2．軸向水推力過大引起推力瓦溫度過高，在機組靜態下裝百分表于前軸承端蓋上端，啟動機組，觀察百分表變化范圍，結果發現，前軸承向蝸殼方向傾斜、機組緩慢轉動。百分表從零逐漸上升。當轉速達到額定轉速時，百分表讀數為0.25～0.30mm。逐漸增加負荷，百分表讀數又成正比例上升。當機組帶額定負荷125kW•h，百分表讀數達0.75～0.90mm。從推力瓦磨損痕跡明顯判斷：前軸承向前傾斜的原因：一是前軸承座機械強度不夠。二是水推力較大。對于前輪承座機械強度問題，由于我們加工條件有限，不考慮處理。因此只能從減少水推力這方面想辦法，查看水渦輪泄水孔，原設計有10個φ12mm泄水孔、泄水孔的作用，主要是使水輪機頂蓋下空間與工作輪下空間相溝通，以減少從上迷宮環漏水對頂蓋的壓力、減少這一壓力就可以減少水推力。泄水孔較小，迷宮環漏水較大，所以水推力增加、為此我們加大泄水孔直徑到φ17mm，帶額定負荷運行，前軸承向前傾斜只有φ0.40mm左右了。
3．推力瓦潤滑條件的好壞，是機組能否安全穩定運行的必要因素之一。推力軸承潤滑應考慮到推力總負荷、額定轉速、扇形瓦形成油膜的條件、油的物理性能等因素。上述因素中，對形成良好油膜的條件是很難準確計算的。臥式機組與立式機組相比，潤滑的條件就存在很大的差異，立式機組的整個推力瓦和鏡板的工作面全都浸入潤滑油中．機組啟動前還頂起轉子以使油膜能迅速形成、而臥式機組鏡板只有下緣15～20mm浸入潤滑油中，唯有靠鏡板不斷旋轉、以鏡板的外緣部分粘帶一些潤滑油上來才能潤滑鏡板工作面。又由于鏡板外線是一光滑柱面。因此所帶油量極少，油膜很難建立。極易造成于磨擦，因此，我們又利用軸承有外循環潤滑油的條件，從外部直接引入冷卻油至鏡板工作面，從而改善了潤滑的狀況。
通過以上努力，4號機組運行1年多來，推力瓦溫度相當穩定，在夏季Z大氣濕下帶滿負荷運行。推力瓦Z高溫度也只有50℃。今年，我們將4號機組處理經驗用于其它三臺機組，也同樣獲得好的結果，這證明我們的分析判斷及采取的措施符合實際，可供安裝和檢修臥式機組參考。
《農村電氣化》 1994年08期
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