周 霖，楊 軍，喻永松

（國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠,四川 漢源625304）

瀑布溝水電站水輪發(fā)電機(jī)組下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)分析與處理

周 霖，楊 軍，喻永松

（國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠,四川 漢源625304）

介紹了瀑布溝水電站4號(hào)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)上竄，造成下導(dǎo)軸承軸瓦損傷，機(jī)組事故停機(jī)的處理過(guò)程。同時(shí)，對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)組軸領(lǐng)松動(dòng)造成的危害與原因進(jìn)行了分析，提出相應(yīng)處理方案，預(yù)防類似事故的發(fā)生。

水輪發(fā)電機(jī)組；軸領(lǐng)；擺度；溫度

0 引言

瀑布溝水電站總裝機(jī)容量為6×600 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組采用立軸半傘型結(jié)構(gòu)，推力軸承位于轉(zhuǎn)子下部的下機(jī)架上，下導(dǎo)軸承位于下機(jī)架中心體內(nèi)，推力軸承與下導(dǎo)軸承各用一個(gè)油槽。機(jī)組軸系由發(fā)電機(jī)上端軸、轉(zhuǎn)子支架中心體、發(fā)電機(jī)軸和水輪機(jī)軸組成，由發(fā)電機(jī)上、下導(dǎo)軸承和水輪機(jī)導(dǎo)軸承支撐。發(fā)電機(jī)上、下導(dǎo)軸承均為分塊扇形瓦結(jié)構(gòu)，采用便于安裝和調(diào)節(jié)的支柱螺絲支撐，并對(duì)支柱螺絲進(jìn)行牢固鎖定，避免機(jī)組運(yùn)行后出現(xiàn)導(dǎo)軸承瓦隙變大。下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)與大軸間靠鍵傳遞扭矩，采用主軸精加工后熱套軸領(lǐng)，再精車軸領(lǐng)外圓的工藝制造。

1 事件經(jīng)過(guò)

2010 年7月14日3 時(shí)04分，瀑布溝水電站4號(hào)機(jī)組測(cè)溫屏報(bào)下導(dǎo)軸承6號(hào)瓦溫越上限75.03℃，Y向擺度上升至1.45 mm，X向擺度無(wú)讀數(shù)。當(dāng)班運(yùn)行人員采取增加4號(hào)機(jī)組下導(dǎo)軸承冷卻水流量和降低4號(hào)機(jī)組負(fù)荷等措施控制4號(hào)機(jī)組下導(dǎo)軸承瓦溫上升，但下導(dǎo)瓦溫持續(xù)上升。3時(shí)33分，4號(hào)機(jī)組負(fù)荷降至80 MW，下導(dǎo)軸承溫度上升至85℃，溫度過(guò)高保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)4號(hào)機(jī)組停機(jī)流程，甩有功80 MW。

經(jīng)過(guò)制造廠家、安裝單位和電廠10天處理，4號(hào)機(jī)組于7月23日22時(shí)0分并網(wǎng)發(fā)電。目前機(jī)組各部導(dǎo)軸承溫度和擺度穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期的效果。

2 發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)原因分析

機(jī)組停機(jī)后，電廠組織檢修人員分解下導(dǎo)軸承油槽蓋板，發(fā)現(xiàn)油槽的穩(wěn)油板把合螺栓（轉(zhuǎn)動(dòng)部件）與鋁合金油槽蓋板底部摩擦（固定部件），致使油槽蓋板與穩(wěn)油板把合螺栓接觸并嚴(yán)重摩擦，3顆穩(wěn)油板把合螺栓被剪斷，大量金屬粉末掉入油槽（圖1水輪發(fā)電機(jī)組下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖、圖2下導(dǎo)軸承穩(wěn)油板把合螺栓與油槽蓋板摩擦情況）。同時(shí)，電廠技術(shù)人員仔細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和軸領(lǐng)與蓋板尺寸，實(shí)測(cè)僅為16 mm，該處設(shè)計(jì)間隙54 mm。再檢查發(fā)現(xiàn)軸領(lǐng)潤(rùn)滑油孔上移，初步判斷下導(dǎo)軸領(lǐng)上竄移位。

圖1 水輪發(fā)電機(jī)組下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)示意圖

大渡河公司組織召開(kāi)設(shè)備制造廠家、電廠、安裝單位等人員專題會(huì)，通過(guò)設(shè)備制造廠家介紹和實(shí)際檢查，判斷確定是由于下導(dǎo)軸領(lǐng)上竄移位所致。

圖2 下導(dǎo)軸承穩(wěn)油板把合螺栓與油槽蓋板摩擦情況

通過(guò)對(duì)4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承的軸領(lǐng)處理過(guò)程分析，導(dǎo)致軸領(lǐng)上竄的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)與發(fā)電機(jī)軸熱套過(guò)盈量不夠，通過(guò)查閱設(shè)計(jì)圖紙1F5939得知發(fā)電機(jī)軸與下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)配車緊量為0.13 mm～0.16 mm，技術(shù)人員查閱相關(guān)資料和計(jì)算，發(fā)電機(jī)軸與下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)配車緊量偏小，當(dāng)軸領(lǐng)與發(fā)電機(jī)大軸的溫差達(dá)到一定值后，下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)并向上滑移，這是造成發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)的根本原因。瀑布溝4號(hào)機(jī)組下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)復(fù)歸原位時(shí)，平均加熱溫度約45℃，加熱時(shí)間約15 min（在加熱5min后軸領(lǐng)便開(kāi)始下滑），大軸和軸領(lǐng)溫差約15℃，軸領(lǐng)便靠自重向下滑移恢復(fù)原位，此溫度低于發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承正常運(yùn)行瓦溫。

（2）下導(dǎo)軸承油槽蓋接觸式密封彈簧動(dòng)作不靈活，長(zhǎng)期與下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)硬性接觸摩擦產(chǎn)生大量熱量，使得軸領(lǐng)局部溫度升高，大軸與軸領(lǐng)的溫差過(guò)大，軸領(lǐng)熱膨脹過(guò)快造成運(yùn)行過(guò)程中松動(dòng)，用紅外點(diǎn)溫計(jì)實(shí)測(cè)瀑布溝4號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)下導(dǎo)軸承油槽蓋接觸式密封處軸領(lǐng)局部溫度50℃。

3 發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)的危害

（1）發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)后，軸領(lǐng)在配合摩擦力、旋轉(zhuǎn)離心力、軸瓦徑向力的作用下上竄，使得油槽的穩(wěn)油板把合螺栓（轉(zhuǎn)動(dòng)部件）與鋁合金油槽蓋板（固定部件）底部間隙變?。▓D3下導(dǎo)軸承穩(wěn)油板與油槽蓋板實(shí)測(cè)間隙），致使油槽蓋板與穩(wěn)油板把合螺栓接觸并嚴(yán)重摩擦，產(chǎn)生大量金屬粉末進(jìn)入下導(dǎo)油槽后將軸領(lǐng)的循環(huán)油孔堵塞，使得下導(dǎo)油槽冷卻循環(huán)受阻，下導(dǎo)軸瓦損傷見(jiàn)圖4。

圖3 下導(dǎo)軸承穩(wěn)油板與油槽蓋板實(shí)測(cè)間隙

圖4 損傷的下導(dǎo)軸承軸瓦

（2）發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)，軸領(lǐng)向上滑移后，軸領(lǐng)的循環(huán)油孔隨即向上滑移，下導(dǎo)軸承油槽的油面相對(duì)降低，潤(rùn)滑油不能完全潤(rùn)滑下導(dǎo)軸承軸瓦。同時(shí)，下導(dǎo)軸承軸瓦托板與軸領(lǐng)的間隙增大，使得大量熱油未經(jīng)過(guò)下導(dǎo)軸承油槽冷卻器直接從托板與軸領(lǐng)間流出，冷卻器無(wú)法帶走熱量，潤(rùn)滑油冷卻效果較差。

（3）發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)后，軸領(lǐng)與大軸分離，不僅旋轉(zhuǎn)扭矩及徑向力無(wú)法傳遞，而且配合間隙會(huì)越來(lái)越大，形成惡性循環(huán)，加劇下導(dǎo)擺度的增大和導(dǎo)軸瓦的損傷，最終釀成事故。

（4）發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)，對(duì)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行不利，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這是最為關(guān)鍵的問(wèn)題。

4 發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)處理

針對(duì)4號(hào)機(jī)組下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)上竄移位原因分析，設(shè)備制造廠家也極為重視，提出加熱下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)使其適當(dāng)膨脹，再利用千斤頂下壓，以確保軸領(lǐng)復(fù)歸原位，并且在下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)上部大軸上焊接限位塊對(duì)軸領(lǐng)進(jìn)行軸向限位（圖5為下導(dǎo)軸領(lǐng)軸向限位塊焊接示意圖）方案，具體處理如下：

圖5 下導(dǎo)軸領(lǐng)軸向限位塊焊接示意圖

（1）拆除下導(dǎo)油槽內(nèi)導(dǎo)軸瓦、擋油管、油槽底板、冷卻器等部件，對(duì)油槽和軸領(lǐng)等相關(guān)部件進(jìn)行全面清掃，確保軸領(lǐng)及其與主軸的配合區(qū)域無(wú)任何油污、雜質(zhì)。

（2）圓周等分8點(diǎn)，測(cè)量并記錄軸領(lǐng)上平面與主軸凸臺(tái)軸向距離，為軸領(lǐng)復(fù)位提供參考。

（3）對(duì)稱安裝支墩和千斤頂各4臺(tái)，支墩著力點(diǎn)位于下機(jī)架中心體上環(huán)板，千斤頂下方著力點(diǎn)位于軸領(lǐng)上平面或軸領(lǐng)軸肩上，安裝時(shí)應(yīng)盡量保證千斤頂處于垂直狀態(tài)。

（4）軸領(lǐng)圓周均布安排8人，利用大號(hào)氣烤槍同時(shí)對(duì)軸領(lǐng)進(jìn)行烘烤、加熱，加熱軸向區(qū)域?yàn)檩S領(lǐng)甩油孔下方100 mm至軸領(lǐng)上平面之間的區(qū)域（圖中L范圍內(nèi)）。加熱時(shí)烤槍?xiě)?yīng)來(lái)回在各自加熱區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，務(wù)必保證各個(gè)烤槍走向及位置基本一致，使軸領(lǐng)受熱均勻膨脹，不得出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象。在加熱過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)用紅外線點(diǎn)溫槍測(cè)量其溫度，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

（5）加熱過(guò)程中，密切觀察軸領(lǐng)的膨脹情況，并根據(jù)情況利用千斤頂對(duì)稱均勻地下壓軸領(lǐng)。在操作過(guò)程中，4臺(tái)千斤頂頂力應(yīng)基本一致，切忌不得用力過(guò)猛。

（6）用深度尺在圓周上8等分測(cè)量軸領(lǐng)上平面與主軸凸臺(tái)相應(yīng)位置的軸向距離，當(dāng)達(dá)到圖紙要求H=20 mm，且圓周8點(diǎn)數(shù)值相差不超過(guò)0.05 mm時(shí)，即認(rèn)為下導(dǎo)軸領(lǐng)已經(jīng)復(fù)位，此時(shí)應(yīng)停止加熱。

（7）用石棉布對(duì)整個(gè)軸領(lǐng)進(jìn)行包裹保溫，同時(shí)千斤頂應(yīng)維持受力狀態(tài)，以避免軸領(lǐng)因?yàn)槭湛s不均勻造成傾斜或偏心。

（8）當(dāng)軸領(lǐng)溫度降至室溫后，按照?qǐng)D示安裝焊接擋塊?？紤]到普通焊接發(fā)熱量大，飛濺多的特點(diǎn)，因此采用氬弧焊進(jìn)行焊接，在安裝和焊接時(shí)，應(yīng)采取措施防止擋塊與軸領(lǐng)之間出現(xiàn)軸向間隙，焊接完擋塊后對(duì)焊縫進(jìn)行PT探傷。

（9）拆除石棉布及千斤頂?shù)?，檢查軸領(lǐng)工作面，不得有高點(diǎn)，否則應(yīng)先用細(xì)油石去除高點(diǎn)，然后再用研磨膏進(jìn)行研磨，保證其光潔度。

（10）以轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)為基準(zhǔn)找出機(jī)組旋轉(zhuǎn)部件的中心，調(diào)整機(jī)組三部導(dǎo)軸承軸瓦間隙；更換損傷的下導(dǎo)軸承軸瓦，更換接觸式密封蓋，保證接觸式密封彈簧的靈活性，避免局部溫度升高。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，瀑布溝電站4號(hào)機(jī)組各部軸承的擺度和溫度均正常，說(shuō)明該機(jī)組下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)松動(dòng)的分析及處理措施是正確可行的。同時(shí)，對(duì)瀑布溝其它機(jī)組的上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)，油槽蓋接觸式密封等部位檢查，在下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)處焊接限位塊，避免類似事故再次發(fā)生，確保機(jī)組安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)損失。

[1]白延年.水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

TK730.3+22

B

1672-5387（2010）06-0036-03

2010-10-08

周 霖（1966-），男，副廠長(zhǎng)，高級(jí)工程師，從事水電站生產(chǎn)管理工作。