黃 冬，楊 波（國網(wǎng)四川省電力公司映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰611830）

耿達(dá)水電站1號機(jī)組推力瓦燒毀分析

黃 冬，楊 波（國網(wǎng)四川省電力公司映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰611830）

本文針對耿達(dá)水電站1號機(jī)組2011年度大修后開機(jī)過程出現(xiàn)推力軸承冷、熱油溫差大，推力外循環(huán)濾網(wǎng)中出現(xiàn)大量瓦屑和顆粒物，推力瓦溫逐步攀升最終導(dǎo)致推力瓦燒毀的事件。結(jié)合現(xiàn)場開機(jī)過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)、拆機(jī)后對推力軸承檢查、資料分析，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組出現(xiàn)燒瓦的具體原因，通過處理，改善了機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行目的，并對同類型結(jié)構(gòu)的機(jī)組出現(xiàn)類似問題提供了一些經(jīng)驗(yàn)借鑒。

推力軸承；溫差；濾網(wǎng)；瓦屑；顆粒物

1 概述

耿達(dá)水電站為徑流引水式電站，裝機(jī)容量4×40MW，電站最大引用流量73m3/s，發(fā)電機(jī)型號SF40-12/4250，水輪機(jī)型號HLA542b-LJ-215，設(shè)計水頭283m，1986年5月第一臺機(jī)組發(fā)電，1988年6月全部建成，距映秀約11km。此次發(fā)生事件的耿達(dá)水電站1號機(jī)組為汶川“5.12”大地震后恢復(fù)生產(chǎn)機(jī)組。

2 開機(jī)出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象

2011年12月24日耿達(dá)水電站1號機(jī)組大修結(jié)束后開始做開機(jī)啟動試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目過程中通過振擺測試發(fā)現(xiàn)1號機(jī)組需要配重。確定配重位置后停機(jī)清掃推力外循環(huán)濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)內(nèi)有大量推力瓦磨損的瓦屑，瓦屑成粉末狀，深灰色。在隨后開機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目過程中，不斷的清掃推力外循環(huán)濾網(wǎng)，瓦屑有明顯地減少。在經(jīng)過轉(zhuǎn)速140%過速試驗(yàn)后停機(jī)檢查推力外循環(huán)濾網(wǎng)發(fā)現(xiàn)又有大量的瓦屑和少量的粒狀物，但瓦溫沒有明顯的升高。在甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)束后，1號機(jī)組繼續(xù)做后續(xù)試驗(yàn)。2011年12月28日晚接運(yùn)行人員通知推力軸承冷、熱油溫差超過12℃，推力瓦溫超過46℃，檢修人員在開機(jī)狀態(tài)下逐個清掃濾網(wǎng)。在清掃到+X方向?yàn)V網(wǎng)時，清掃時間比較長，此時推力瓦溫超過49℃，立即停機(jī)。停機(jī)后推力瓦溫達(dá)到52.7℃。檢查濾網(wǎng)發(fā)現(xiàn)有大量瓦屑和部分粒狀物。1號機(jī)組在12月29日號機(jī)組試驗(yàn)結(jié)束，進(jìn)入72h試運(yùn)行。2012年01月03日，試運(yùn)行結(jié)束1號機(jī)組停機(jī)消缺。重新開機(jī)后，清掃濾網(wǎng)再次發(fā)現(xiàn)大量的瓦屑和部分粒狀物。瓦溫和油溫均在正常范圍內(nèi)，此后檢修項(xiàng)目部安排專人監(jiān)視1號機(jī)組推力溫度和清掃濾網(wǎng)。濾網(wǎng)內(nèi)瓦屑逐步減少，但始終都有，粒狀物出現(xiàn)的頻率開始增加，在清掃濾網(wǎng)后，瓦溫和油溫都有明顯的下降。2012年01月06日晚，接運(yùn)行人員通知需清掃濾網(wǎng)，檢修人員接連清掃兩次濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)有少量瓦屑和粒狀物。清掃濾網(wǎng)后，瓦溫和油溫有少量下降。2012年01月07日凌晨02：20運(yùn)行人員又通知推力瓦溫升高至46℃，需清掃濾網(wǎng)。檢查濾網(wǎng)內(nèi)只有少量瓦屑和部分粒狀物，清掃濾網(wǎng)后，瓦溫、油溫有少量下降。監(jiān)視半小時后，發(fā)現(xiàn)瓦溫、油溫又開始緩慢上升，此時冷、熱油溫差在11℃左右。檢修人員當(dāng)即檢查濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)內(nèi)有少量瓦屑但未堵塞濾網(wǎng)。清掃濾網(wǎng)已不能降低推力瓦溫、油溫。在2012年01月07日凌晨5：00推力瓦溫緩慢上升至49.9℃，停機(jī)。

3 原因分析及檢查判斷

3.1 分析階段

耿達(dá)水電站1號機(jī)組推力瓦燒瓦后分析了有諸多因素造成燒瓦，如油質(zhì)本身存在問題、絕緣破損引起軸電流、油面過低、冷卻水、推力瓦本身因素、檢修工藝、鏡板波浪度大等。

3.1.1 油質(zhì)分析

透平油存在導(dǎo)電物質(zhì)會產(chǎn)生軸電流，軸電流可使透平油電解，透平油潤滑能力降低，瓦面與鏡板間摩擦系數(shù)增大，引起燒瓦現(xiàn)象。

3.1.2 推力軸承絕緣破損

推力軸承引起軸電流的首要條件即是絕緣破損，絕緣破損可能會是軸承支座絕緣墊、定位螺栓絕緣套、定位銷絕緣套破損，從而產(chǎn)生軸電流引發(fā)后續(xù)一系列問題。

3.1.3 推力軸承油面過低

推力軸承油位處于低油位以下，油位過低后不能有效的對推力瓦進(jìn)行潤滑，讓瓦面與鏡板間形成干摩擦，引起瓦溫升高燒瓦。

3.1.4 冷卻水水壓過低

冷卻水水壓過低或無冷卻水的狀態(tài)下，瓦溫和油溫不能進(jìn)行有效的熱量交換，從而引起瓦溫、油溫溫差持續(xù)上升，瓦溫持續(xù)上升后燒瓦。

3.1.5 推力瓦本身因素

推力瓦瓦面大小、與鏡板接觸面大小、由于設(shè)計上的失誤，瓦襯鋼度及瓦面的材質(zhì)選擇不當(dāng)，推力瓦周向偏心率選取不當(dāng)，均會導(dǎo)致推力軸瓦溫度過高，造成燒瓦。

3.1.6 檢修工藝

在對推力軸承進(jìn)行安裝時，工作人員未認(rèn)真執(zhí)行安裝工藝，造成推力瓦形成“死瓦”現(xiàn)象或受力調(diào)整未達(dá)標(biāo)即進(jìn)行下一步工序，均會導(dǎo)致推力瓦燒瓦。

3.1.7 鏡板波浪度大

鏡板波浪度較大，會使推力瓦局部接觸面減少，局部負(fù)荷增加破壞油膜，造成燒瓦。

3.2 檢查判斷階段

在對耿達(dá)水電站1號機(jī)組推力軸承部分進(jìn)行拆除，發(fā)現(xiàn)了推力瓦本身、鏡板、推力油槽有以下狀況。

在2012年01月12日下午，檢修人員吊出推力油槽檢查推力瓦發(fā)現(xiàn)，推力瓦外側(cè)、中部被大面積磨損，塑料瓦面下銅絲金屬面凸顯出來，瓦面有局部碳化現(xiàn)象，但內(nèi)側(cè)完好。

鏡板上有明顯的劃痕，鏡板工作鏡面中部局部過熱，有燒傷痕跡。

推力油槽內(nèi)有大量固體堆積物，顏色為深灰色，材質(zhì)細(xì)膩，似粉末狀。

3.2.1 對推力軸承絕緣及油質(zhì)進(jìn)行檢查判斷

耿達(dá)水電站推力軸承絕緣方式是在推力軸承座與上機(jī)架間設(shè)絕緣墊，支座固定螺栓和定位銷加裝絕緣套。將推力軸承座拆卸，將絕緣墊、絕緣套、絕緣墊圈拆除用，無水乙醇清洗、白布擦拭干凈后回裝，用1000V兆歐表對推力軸承絕緣進(jìn)行測試，測試結(jié)果絕緣值為800MΩ。由此可以確定絕緣材料不存在絕緣缺陷，沒有絕緣擊穿現(xiàn)象。用1000V兆歐表對發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承進(jìn)行絕緣測試，測試結(jié)果絕緣值在1000MΩ以上。由于機(jī)組在加油時，推力軸承與發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承所用透平油為同一油罐油，由此可以確定在透平油內(nèi)不存在導(dǎo)電物質(zhì)。以上問題排除。

3.2.2 推力油面檢查

拆除推力軸承進(jìn)行抽油時推力油面在正常位置，排除油面過低因素。

3.2.3 冷卻水壓檢查

在運(yùn)行中控室調(diào)出上位機(jī)數(shù)據(jù)查看，推力軸承冷卻水壓在0.22～0.25MPa，冷卻水進(jìn)、出水壓正常，排除了冷卻水因素而導(dǎo)致燒瓦。

3.2.4 檢修工藝驗(yàn)證判斷

在對1號機(jī)組推力軸承進(jìn)行拆除檢查時，用油泵頂起轉(zhuǎn)子，手搖晃推力瓦，推力瓦能自由晃動，推力瓦底板托盤、推力瓦限位塊未對推力瓦實(shí)施卡阻，沒有形成“死瓦”現(xiàn)象。查閱檢修受力調(diào)整工藝工序質(zhì)檢卡，推力瓦受力在合格范圍內(nèi)，排除了推力瓦因受力不均勻而產(chǎn)生過熱的因素。

3.2.5 推力瓦本身檢查判斷

新的推力軸瓦大小與原推力軸瓦大小相同，排除了推力軸瓦面積過小，單位面積承受壓力過大的因素。

將新的推力軸瓦與原推力軸瓦相比較，推力瓦進(jìn)油邊大小、坡口斜度相同，排除了潤滑油不能充分進(jìn)入推力瓦與鏡板之間形成油膜導(dǎo)致干摩擦使瓦過熱的因素。

本次耿達(dá)電站1號機(jī)組在恢復(fù)生產(chǎn)過程中推力軸承使用了新推力瓦，在開機(jī)試驗(yàn)及后期對推力外循環(huán)濾網(wǎng)進(jìn)行清掃時發(fā)現(xiàn)瓦屑與其他機(jī)組不一樣，其他機(jī)組磨損的瓦屑呈鱗片狀，1號機(jī)組則呈粉末狀，還不時有顆粒物出現(xiàn)。顆粒物經(jīng)檢查是金屬彈性塑料瓦瓦面經(jīng)高溫后碳化所形成。這說明本次所更換的推力瓦瓦面材料與其他機(jī)組不一樣。

從上述分析可以看出推力瓦瓦面的材質(zhì)選擇不當(dāng)是造成本次燒瓦的一個原因。

3.2.6 鏡板波浪度檢查判斷

將1號機(jī)組鏡板從推力軸承上拆除后進(jìn)行清掃檢查，用平尺對鏡板進(jìn)行檢查測量，發(fā)現(xiàn)鏡板整體呈“弓”型結(jié)構(gòu)，變形量達(dá)到了1.2mm?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)鏡板工作鏡面上有劃痕，判斷為鏡板凸凹不平，其粗糙度和波浪度較大，使推力瓦局部接觸面減少，使瓦局部負(fù)荷增加油膜破壞，造成推力軸瓦支撐中心區(qū)域磨損鏡板變形呈弓形，從而導(dǎo)致推力瓦燒損。由于鏡板工作鏡面不平度較大，推力瓦運(yùn)行溫度升高使鏡板工作鏡面劃傷磨損，特別是彈性金屬塑料瓦磨損后磨出金屬絲，更加加劇鏡板工作鏡面的劃傷磨損。

由上述分析判斷可以看出鏡板工作鏡面不平整、波浪度大也是造成本次燒瓦的另一個原因。

4 改進(jìn)方案及結(jié)果

將被燒毀的推力瓦實(shí)物、測量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場資料、照片、分析判斷的依據(jù)等送至哈爾濱廠家，廠家設(shè)計人員重新對耿達(dá)水電站推力瓦進(jìn)行設(shè)計制造。同時鏡板也返廠進(jìn)行修復(fù)處理，保證其工作面和波浪度在合格范圍內(nèi)。

待合格推力瓦及鏡板運(yùn)送回耿達(dá)水電站后，檢修人員重新進(jìn)行推力軸承回裝工作，開機(jī)運(yùn)行后，推力瓦溫穩(wěn)定在31℃。

5 結(jié)束語

通過耿達(dá)水電站1號機(jī)組推力瓦燒毀事件，我們分析出了造成水輪發(fā)電機(jī)組推力瓦燒毀的多種原因，在今后的工作中遇見備品備件的更換時應(yīng)在結(jié)構(gòu)上認(rèn)真對照圖紙、技術(shù)要求；在檢查過程中認(rèn)真仔細(xì)，數(shù)據(jù)測量、比對工作同步進(jìn)行；在安裝工藝中做到精益求精，盡量避免推力軸承因質(zhì)量問題和安裝工藝問題而引起的燒瓦。同時也對同類型水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)的類似問題提供一些經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]國網(wǎng)四川省電力公司映秀灣水力發(fā)電總廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《發(fā)電機(jī)機(jī)械檢修技術(shù)規(guī)程》（Q/GDW 192212504010-2013）.

[2]沈 東.水力機(jī)組故障分析.中國水利水電出版社，1990.

[3]季家國.曬谷坪電站1號機(jī)組推力瓦燒瓦原因分析與處理[J].水電廠自動化，2008（04）.

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[5]吳金水，范文勝.新型重載低速導(dǎo)軸承的研究及在清水塘水電站的應(yīng)用[J].電器工業(yè)，2010（01）.

TV738

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2095-2066（2016）35-0109-02

2016-12-16

黃 冬（1980-），男，工程師/高級技師，本科，從事水電廠水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械檢修工作。

楊 波（1970-），男，助理工程師/技師，大專，從事水電廠水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械檢修工作。