紀慶周　魏聞天　鄒建飛

(1.遼寧省柴河水庫管理局，遼寧 鐵嶺　112000；2.遼寧省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧 沈陽　110000)

?

水電站技術(shù)

以柴河電站為例淺析上導(dǎo)瓦溫高的原因與處理方法

紀慶周1魏聞天1鄒建飛2

(1.遼寧省柴河水庫管理局，遼寧 鐵嶺112000；2.遼寧省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧 沈陽110000)

【摘要】水輪發(fā)電機組在運行中，引起瓦溫上升的原因很多。正確判斷瓦溫過高原因是解決問題的關(guān)鍵。柴河電站2號機組上導(dǎo)油槽溫度及上導(dǎo)瓦溫存在過高問題，本文對引起上導(dǎo)瓦溫過高的原因作了分析，并以柴河電站2號機組為例，詳細闡述了上導(dǎo)油槽溫度及上導(dǎo)瓦溫偏高的原因及處理方法。

【關(guān)鍵詞】水電站; 瓦溫過高; 原因分析; 處理方法

1概述

柴河電站位于遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣熊官屯鎮(zhèn)，為壩后式電站。電站設(shè)有3臺機組，其中2號水輪發(fā)電機組為裝機3200kW的立式機組，水輪機型號為HL240-LJ-140，軸承采用巴氏合金軸瓦浸油式稀油軸承。發(fā)電機型號為TS325/36-20，額定功率4000kW·h，額定電壓6300V，額定電流366A。

2號機組上導(dǎo)瓦溫及上導(dǎo)油槽油溫偏高問題已有十多年的歷史，隨著運行時間增加，上導(dǎo)瓦溫過高問題日益明顯，溫度記錄見表1。在2014年機組增效擴容改造過程中，瓦溫偏高問題尤為凸顯，亟待解決。

表1　處理前2號機組瓦溫記錄(2012年5月20日)

2引起上導(dǎo)瓦溫度過高的原因分析

導(dǎo)致上導(dǎo)軸瓦溫度過高的原因很多，應(yīng)根據(jù)機組運行時長、潤滑油油質(zhì)、瓦溫升高過程是迅速上升還是逐漸上升等進行綜合判斷。本文主要從以下幾個方面進行分析判斷。

2.1冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好

a.冷卻器或冷卻水管路結(jié)垢，以及冷卻水管路不通暢，冷卻水異常使熱油的熱量無法通過冷卻器帶走，導(dǎo)致油溫、瓦溫整體上升。

b.技術(shù)供水壓力不足，冷卻水壓力和流量小，都會影響冷卻效果，造成瓦溫過高。

2.2機組上導(dǎo)油槽內(nèi)潤滑油的影響

a.油槽內(nèi)潤滑油的潤滑效果及流動性的影響。軸瓦及導(dǎo)瓦在運行中，潤滑油的作用是潤滑、散熱。當機組在旋轉(zhuǎn)時，潤滑油在軸與軸瓦之間形成了一定厚度的油膜，使軸與瓦之間的摩擦由固體摩擦變?yōu)橐后w摩擦。由于液體摩擦的摩阻力僅為固體摩擦的摩阻力的幾十分之一至百分之一，這樣軸與瓦的摩擦所產(chǎn)生的熱量將大大減少。并且所生成的少部分熱量又及時通過潤滑油的循環(huán)流動帶了出去，使軸瓦溫度保持在允許的范圍內(nèi)。若潤滑效果及流動性不好，勢必導(dǎo)致溫度升高。

b.機組上導(dǎo)瓦的油浸高度必須滿足機組運行要求，油位過高或過低，均不利于熱傳導(dǎo)，都會對上導(dǎo)油槽油溫及上導(dǎo)瓦溫造成影響。

c.機組運行中，使用的潤滑油的牌號必須相符。不同轉(zhuǎn)速的機組使用的牌號不同，當用油牌號不符時，油的黏度就不一樣，油膜形成的厚度也不一樣，摩擦阻力增加，熱量也會增多，上導(dǎo)軸瓦的溫度隨之升高。

d.油質(zhì)對瓦溫的影響很大。水冷卻器漏水，水就會進入油中，油發(fā)生乳化，不但促進了油的氧化，還會增加油的酸性及腐蝕性。油內(nèi)進入灰塵、雜質(zhì)，油質(zhì)也會劣化，潤滑油異常會使瓦面油流不暢和油膜形成得不充分，從而加劇了瓦面摩擦，也使熱量無法通過油流有效帶出，導(dǎo)致瓦溫升高。

2.3上導(dǎo)瓦本身造成的影響

a.上導(dǎo)軸瓦有鼓包或凸點、瓦面有磨損，以及瓦面研磨不均勻均會導(dǎo)致瓦面局部受力過大，造成瓦溫偏高。

b.機組運行過程中，上導(dǎo)瓦與軸的接觸點、面少，造成瓦溫升高。

2.4機組振動、主軸擺度大、軸瓦間隙調(diào)整不均的影響

a.機組振動和擺度與瓦的安裝質(zhì)量密切相關(guān)。機組振動和擺度主要有電磁、機械、水力三個方面影響因素，在機組振動和擺度較大情況下，上導(dǎo)瓦最大擺度如果超過安裝時的瓦間隙，將導(dǎo)致上導(dǎo)瓦載荷增大，受力不均。同時由于主軸擺度大，潤滑油的油膜受到一定程度的破壞，散熱量不夠。此時瓦溫迅速上升，并在很短的時間內(nèi)達到報警值。機組在正常工況運行、振動擺度良好時，上導(dǎo)瓦本身的發(fā)熱量不會異常增大。

b.軸瓦間隙調(diào)整不均，造成瓦局部受力過大引起軸瓦溫度偏高。

2.5機組同心度的影響

機組同心度直接影響機組的擺度大小，對推力瓦瓦溫影響巨大。不論是兩軸(發(fā)電機軸、水輪機軸)不同心，還是軸與鏡板、軸與推力頭不同心，在機組運行過程中都會使瓦溫升高。

2.6其他因素的影響

測溫電阻是水電站重要的傳感器，測溫電阻性能不穩(wěn)定、可靠性差是非常普遍的問題，由于性能不穩(wěn)定導(dǎo)致溫度信號誤報，將造成瓦溫過高。

3柴河電站上導(dǎo)瓦溫度過高的原因分析及處理方法

根據(jù)柴河電站實際情況，導(dǎo)致柴河電站2號機組上導(dǎo)瓦溫度過高的原因主要有以下幾種。

3.1冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好導(dǎo)致瓦溫升高

在分析柴河電站2號機組上導(dǎo)瓦瓦溫過高原因時，初步懷疑是冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好，不能滿足冷卻需求。

處理辦法及效果：

a.用管道清洗劑對2號機組的上導(dǎo)冷卻管路包括冷卻器進行清洗，沖出管道雜質(zhì)。處理后轉(zhuǎn)機試驗，瓦溫無改善。

b.改變上導(dǎo)冷卻水供水管路，將彎曲管路改成直通管路，最大限度消除冷卻水流道對水流流速的影響。調(diào)整冷卻水供水閥到全開位置，增大供水壓力。處理后轉(zhuǎn)機試驗，瓦溫無改善。

c.利用紅外測溫儀，測量上導(dǎo)冷卻水進水管及出水管的溫度，經(jīng)多次測量，進出水管溫差都在3.5℃左右，說明冷卻器冷卻效果良好，帶走了大部分熱量。

得出結(jié)論：上導(dǎo)冷卻水冷卻效果及技術(shù)供水壓力均滿足要求，管路流道通暢。冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好并非導(dǎo)致柴河電站2號機組上導(dǎo)瓦溫過高的根本原因。

Long(1985)，prabhu(1987)，Nunan(1980)，Willis(1996)，skehan(1998)，J.Richards(2000)，Littlewood等這些世界著名的語言學(xué)家及教學(xué)法專家對 “任務(wù)”下了不同的定義。他們在定義中分別指出：所謂“任務(wù)’，簡言之，就是“做事”。Nunan進一步指出“任務(wù)”不僅是課堂行動中的方法手段，而且是核心的課程規(guī)劃工具。[2]

3.2油槽內(nèi)潤滑油油質(zhì)油位、潤滑效果及流動性不好導(dǎo)致瓦溫升高

潤滑油在軸瓦運行中的潤滑效果及流動性是影響瓦溫的重要因素。2號機組在檢修過程中上導(dǎo)油槽長時間暴露在外，油內(nèi)極易進入灰塵、雜質(zhì)，使油變質(zhì)劣化。潤滑油的油質(zhì)不好、潤滑效果及流動性不好將導(dǎo)致瓦溫升高。

處理辦法及效果：

a.為上導(dǎo)油槽更換對應(yīng)牌號的新油，并加到合適油位。轉(zhuǎn)機試驗，更換新油后瓦溫并沒有得到明顯改善。

b.為增大油槽內(nèi)透平油的潤滑效果和流動性，重新用芬荃布板做上導(dǎo)油槽冷熱油的導(dǎo)流板，使冷熱油很好地分開，讓所有的熱油盡量流過冷卻器以降低油溫，冷油再從油盆的底部流進各部瓦，以達到很好的降低瓦溫的效果。開機試轉(zhuǎn)3h后發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)瓦溫依舊偏高，且溫升仍很快。

得出結(jié)論：油槽內(nèi)透平油油位油質(zhì)良好，潤滑效果及流動性良好，潤滑油的因素并不是造成2號機組瓦溫偏高的根本原因。

3.3上導(dǎo)瓦本身存在問題造成瓦局部受力過大，引起上導(dǎo)軸瓦溫度偏高

柴河電站2號機組上導(dǎo)軸瓦為兩瓣合成整圓的結(jié)構(gòu)，以止口與軸承底壓配合，并用螺釘固定，調(diào)整量較小。若上導(dǎo)軸瓦本身存在問題與缺陷就會導(dǎo)致瓦溫偏高。

打瓦新工具圖

處理辦法及效果：采用成熟打瓦新工藝(見下圖)，用一個特制的專用工具進行打瓦，打瓦的三角尖部迎著軸的旋轉(zhuǎn)方向，三角形的底邊為平行軸的方向，當油進入瓦后，被垂直邊擋住進入瓦坑，即在實際運行中瓦內(nèi)的存油量增多，在降低了運行瓦溫的同時也增加了瓦的使用壽命。打完瓦后再上發(fā)電機及水輪軸上進行細仔地研瓦，把凸起的高點刮去，按規(guī)范要求每平方厘米有3～4個接觸點。對瓦進行處理后，轉(zhuǎn)機試驗，瓦溫無明顯改善。

得出結(jié)論:利用新式打瓦技術(shù)對瓦面進行處理，在一定程度上緩解了瓦溫偏高的問題，但并未從根本上解決問題。上導(dǎo)瓦本身不存在問題，其不是造成2號機組瓦溫偏高的根本原因。

3.4機組振動、擺度超標或軸瓦間隙調(diào)整不均，造成部分瓦局部受力過大引起軸瓦溫度偏高

水輪發(fā)電機組在運行中，多種原因都會引起機組振動。若機組振動或軸瓦間隙調(diào)整不均，主軸擺度將會增大，會對軸瓦產(chǎn)生沖擊力，使主軸與軸瓦的摩阻力增大，導(dǎo)致軸瓦溫度上升。

處理辦法及效果：

a.機組振動與機組運行工況有關(guān)，對造成機組振動的因素進行排查，可排除工況異常的可能性。導(dǎo)水機構(gòu)正常，無導(dǎo)水葉錯位現(xiàn)象，機組各部實際振動、擺度正常，電氣、機械其他各方面無異常。

b.對機組大軸進行了多次盤車處理，并記錄數(shù)據(jù)，進行分析。每次盤車都對瓦間隙進行調(diào)整，并進行轉(zhuǎn)機試驗，瓦溫高問題并沒有得到改善。

c.由于下導(dǎo)瓦運行溫度一直較低，穩(wěn)定瓦溫為37℃，考慮讓下導(dǎo)瓦分擔一部分上導(dǎo)瓦的承載力，以便降低上導(dǎo)瓦的瓦溫。原瓦的X方向及Y方向的單面間隙為0.08mm，調(diào)整瓦間隙為0.05mm。開機再試瓦溫，下導(dǎo)瓦的穩(wěn)定瓦溫為41℃，比較理想，但上導(dǎo)瓦溫依然偏高，沒有從根本上解決上導(dǎo)瓦溫高的問題(見表2)。

表2　柴河水庫電站2號機組處理后發(fā)電機

得出結(jié)論：經(jīng)過多次盤車及瓦間隙調(diào)整和轉(zhuǎn)機試驗，發(fā)現(xiàn)機組振動、擺度超標或軸瓦間隙調(diào)整不均不是造成上導(dǎo)瓦溫偏高的根本原因。

3.5推力頭、鏡板與軸不同心導(dǎo)致上導(dǎo)軸瓦溫度偏高

在推力頭及鏡板的結(jié)合處加裝4塊百分表，測量驗證機組推力頭、鏡板與軸的同心度，新加工的鏡板和推力不同心度最大差0.19mm。同時發(fā)現(xiàn)推力頭也是橢圓的。

處理辦法及效果：對推力頭和鏡板進行返廠再加工，經(jīng)實測推力頭和鏡板的橢圓度單邊相差為0.13mm，上車床找正后進行加工，雙邊共加工掉0.26mm。對加工后的推力頭和鏡板進行回裝，開機試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)效果非常明顯，上導(dǎo)油槽油溫和上導(dǎo)瓦的瓦溫全部降低。穩(wěn)定瓦溫分別為推力1號瓦為41℃，推力2號瓦為40℃，上導(dǎo)瓦為50℃，下導(dǎo)瓦為52℃，下導(dǎo)油為47℃，水導(dǎo)為17℃，巡檢推力1為40.9℃，巡檢推力2為40℃，上導(dǎo)瓦為44.7℃，上導(dǎo)油為38.5℃，下導(dǎo)瓦為43.6℃。各部瓦溫穩(wěn)定后，又持續(xù)轉(zhuǎn)機4h，各部瓦溫無變化(見表3、表4)。

表3　處理后瓦溫記錄(2015年5月24日)

得出結(jié)論：柴河電站2號機組上導(dǎo)瓦溫偏高的根本原因是推力頭、鏡板與軸不同心，運行過程中上導(dǎo)瓦局部受力大，導(dǎo)致瓦溫偏高。

表4　柴河水庫電站2號機組推力頭及鏡板處理后

4結(jié)語

水輪發(fā)電機組在運行中，引起軸瓦溫度上升的原因很多，正確判斷出原因是解決問題的關(guān)鍵。檢修人員應(yīng)根據(jù)機組實際運行狀況對引起機組上導(dǎo)瓦溫過高的原因進行綜合分析及判斷，找出軸瓦溫度升高的根本原因。然后采取不同方法進行處理，保證軸瓦運行溫度在允許的范圍內(nèi)，以確保機組的安全運行。柴河電站2號機組在不斷的分析和試驗中，瓦溫高的問題最終得以解決。

參考文獻

[1]劉健如.新豐江水電站2號機上導(dǎo)瓦溫度過高的分析與處理[J].小水電，2013(1):55-57.

[2]李剛,黃坤.上導(dǎo)瓦溫和油溫過高的原因分析及處理措施[J].河北電力技術(shù),2011(30):20-22.

[3]劉云.中小型水輪發(fā)電機的安裝與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社,1998.

Analysis on the reasons of high upper guide bearing metal temperature with Chaihe hydropower station as an example and their treatment methods

JI Qingzhou1, WEI Wentian1, ZOU Jianfei2

(LiaoningChaiheReservoirAdministration,Tieling112000,China;LiaoningWaterConservancyEngineeringQualityandSafetySupervisionCenterStation,Shenyang110000,China)

Abstract:There are many reasons to upper guide bearing metal temperature increase in the operation of hydroelectric generating set. The correct judgment of reasons for too high upper guide bearing metal temperature is the key to solve problems. The overtemperature problem of upper guide bearing oil groove and upper guide bearing metal in Chaihe Hydropower Station No.2 unit are existed. In the paper, reasons to upper guide bearing metal temperature are analyzed. Chaihe Hydropower Station No.2 unit is adopted as an example for describing the reasons and treatment methods of high upper guide bearing oil groove temperature and high upper guide bearing metal temperature in detail.

Key words:hydropower station; overtemperature of guide bearing metal; reason analysis; treatment methods

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.05.016

中圖分類號：TV734

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8241(2016)05- 0053- 04