1、石板水電廠10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承技術(shù)改造             石板水電廠10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承技術(shù)改造戴強(qiáng)(石板水電廠，重慶 豐都408224)    摘  要:分析了石板水電廠10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度過(guò)高的原因。對(duì)高水頭機(jī)組，因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊原因，使得水輪機(jī)稀油筒式瓦體外循環(huán)冷卻效果不理想，因此，對(duì)在實(shí)際運(yùn)行工況中如何增加水導(dǎo)瓦的上油量，加強(qiáng)油循環(huán)，增強(qiáng)油冷卻器冷卻效果提出了解決辦法及今后在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。 &#

2、160;  關(guān)鍵詞:水導(dǎo)軸承；油循環(huán)；溫度；石板水電廠1簡(jiǎn)介    石板水電廠10 MW機(jī)組為懸式結(jié)構(gòu)，屬高水頭水輪機(jī)組，在水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上非常緊湊。該機(jī)組從1996年10月投產(chǎn)以來(lái)，發(fā)電運(yùn)行一直不太正常。當(dāng)處理完有關(guān)設(shè)備缺陷后，該機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度長(zhǎng)期居高不下，機(jī)組帶不滿負(fù)荷。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在69 MW之間時(shí)，水導(dǎo)軸承溫度一直在6569之間徘徊，且水導(dǎo)軸承溫度經(jīng)常超過(guò)70而引起事故停機(jī)，并發(fā)生多次燒毀水導(dǎo)軸瓦事故，既影響機(jī)組正常運(yùn)行創(chuàng)效益，又存在嚴(yán)重的安全事故隱患。幾年來(lái)，該機(jī)組累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)500多萬(wàn)元之巨（按同期市場(chǎng)可比電價(jià)0.287元/kW

3、83;h估算），因此，對(duì)水導(dǎo)軸承存在的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)改造已迫在眉睫。2設(shè)備運(yùn)行分析    據(jù)這幾年的運(yùn)行情況觀察分析，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承僅有的一根回油管在回油未滿時(shí)，兩塊水導(dǎo)瓦溫偏差5以上（最大7），甩油溢流板把和法蘭等機(jī)械零件朝上且不平，阻擋了油循環(huán)，使部分油飛濺進(jìn)入回油管。由于擋油圈與大軸間隙最大為12 mm,最小相對(duì)邊為4 mm左右，因而使部分油流從溢流板回流至擋油圈與大軸之間的間隙中，致使上油池外壁近1/2有單邊發(fā)熱現(xiàn)象，手摸有燙的感覺(jué)，溫度大大地超過(guò)另一邊油池外壁。上述現(xiàn)象的發(fā)生，說(shuō)明了上油量不夠，一個(gè)回油孔回油效果較差及上油池有回油區(qū)域存在，使油循環(huán)不良。另外

4、，由于油冷卻器容量不夠等原因，也使熱油無(wú)法充分冷卻(見(jiàn)圖1)。3技術(shù)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)要分析論證    石板水電廠10 MW機(jī)組采用LTSA32水輪機(jī)油作為機(jī)組潤(rùn)滑油。水導(dǎo)軸承的軸領(lǐng)D=450 mm,總間隙0.200.31 mm，機(jī)組水導(dǎo)軸承在軸上研瓦的間隙都控制在0.28 mm（以下計(jì)算都以=0.28 mm為基準(zhǔn)），水導(dǎo)軸承高L=360 mm，擋油圈高H=285 mm，轉(zhuǎn)速N=600r/min，油冷卻器冷卻銅管19/17分2排8根均勻布置在直徑D1=800mm內(nèi)，進(jìn)出水分水箱共長(zhǎng)L1=300 mm。3.1機(jī)組摩擦功發(fā)熱量驗(yàn)算    公式

5、0; =ND/60；=/D。式中為軸瓦間隙；K為間隙比沙麥爾德系數(shù)。K經(jīng)計(jì)算查表取K為1.4；為圓周速度；L為軸承高度；為計(jì)算間隙0.28 mm；D為水導(dǎo)軸直徑；為運(yùn)行粘度系數(shù)；LTSA32水輪機(jī)油為60時(shí)摩擦運(yùn)行粘度系數(shù)為0.001 55 kg·s/m2，將以上數(shù)值代入公式進(jìn)行驗(yàn)算得發(fā)熱量功率為：3.2冷卻器冷卻銅管驗(yàn)算    按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式：水輪機(jī)稀油筒式軸承管內(nèi)流速為1.21.5 m/s，冷卻銅管19/17每kW功取12 m。當(dāng)取2 m進(jìn)行驗(yàn)算，則L2=2 W=21.867 m；取1 m驗(yàn)算,L2=10.9335m，油冷卻器冷卻銅管取L3

6、=8(D1-L1)=17.706 m。因該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，水車室較狹小，散熱條件差，取大值時(shí)，油冷卻器冷卻容量略顯不夠。3.3上油量驗(yàn)算        (1)設(shè)計(jì)進(jìn)油孔18 mm，實(shí)際加工為16 mm，現(xiàn)場(chǎng)改為17.5 mm。在其它參數(shù)不變的情況下，過(guò)油斷面積減少為1=d12/d22=1.06倍；        (2)原設(shè)計(jì)上油升角為80°，改為60°，按公式計(jì)算下流油量：      忽略上油箱經(jīng)

7、油箱下流油量和上油箱經(jīng)軸承間隙下流油量?jī)蓞?shù)比較后可看出上油量確實(shí)不夠。3.4水導(dǎo)軸承直徑和高度比    按經(jīng)驗(yàn)公式選取，一般為1.21.5，現(xiàn)為（360+285）/450=1.43，可見(jiàn)設(shè)計(jì)取值較大。    綜上所述，石板水電廠和10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度過(guò)高是由多種原因引起，必須立足于現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一技術(shù)改造。4水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)改造和要求    (1) 水導(dǎo)軸承進(jìn)油孔改造，使油更容易進(jìn)入油孔，見(jiàn)圖2；        (2) 降低擋

8、油圈高度12 cm，使下底呈錐狀結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。為保證上油均勻及減小上油阻力，擋油圈與大軸承間隙共9 mm，安裝時(shí)要求間隙偏差小于1 mm；        (3)為改變兩塊水導(dǎo)軸瓦溫差，將水導(dǎo)軸瓦的單回油孔改為雙回油孔，在原軸承回油孔對(duì)稱方向上開(kāi)孔，并使回油管安裝高度保證高出冷卻銅管810 mm，使熱油能充分冷卻；        (4) 技改加工中，將溢流板的把和法蘭朝上結(jié)構(gòu)改為朝下結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝組合，使溢流板外側(cè)低于內(nèi)側(cè)0.50.8 mm，形狀呈傘狀，以減少

9、回油阻力；       (5) 重新設(shè)計(jì)加工油冷卻器，把2排冷卻管改為3排均布冷卻管，冷卻容量L3=12(D1-L1)=26.56>L2=21.867 m，并在分水箱上、下兩端焊接上擋板，防止回油從分水箱上下端流過(guò),使冷卻效果更好。5技改后的實(shí)際工況檢驗(yàn)        10 MW機(jī)組于1999年12月底改造完后，經(jīng)過(guò)1年時(shí)間持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行后，觀察到水導(dǎo)軸承上油量明顯是改造前的好幾倍，并且上油、回油均較為均勻，兩回油管都能滿流回油、上油池外壁沒(méi)有明顯的溫差。擋油圈與大軸之間沒(méi)有明顯的回流油?，F(xiàn)將1999年與2000年所監(jiān)測(cè)到的有關(guān)數(shù)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩塊軸承溫差最大時(shí)有1.5，見(jiàn)表1，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足使用要求。6結(jié)語(yǔ)    筆者主要分析了石板水電廠10