楊　舉，艾　斐（葛洲壩水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443002）

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葛洲壩電站水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承改造分析

楊舉，艾斐
（葛洲壩水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443002）

摘要：介紹了葛洲壩電站水輪發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)；計(jì)算、分析了上導(dǎo)軸承改造方案的可行性；通過(guò)對(duì)4號(hào)機(jī)上導(dǎo)軸承改造前、后各項(xiàng)試驗(yàn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，驗(yàn)證4號(hào)機(jī)上導(dǎo)軸承改造的效果，為葛洲壩其它機(jī)組上導(dǎo)軸承改造提供借鑒。

關(guān)鍵詞：葛洲壩電站；水輪發(fā)電機(jī)；上導(dǎo)軸承；改造

1概述

葛洲壩電站安裝有21臺(tái)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組，均為立軸半傘式結(jié)構(gòu)，額定水頭18.6 m，總裝機(jī)容量2 715 MW。1～7號(hào)機(jī)組安裝于葛洲壩二江廠房，8～21號(hào)機(jī)組安裝于葛洲壩大江廠房。其中，1、2號(hào)水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為TS1760/200-110，額定出力170MW，額定轉(zhuǎn)速54.6 r/min。3～21號(hào)水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF125-96/15600，額定出力為125 MW，額定轉(zhuǎn)速62.5 r/min。發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、推力支架、下風(fēng)罩、上導(dǎo)軸承、推力軸承、制動(dòng)系統(tǒng)、空冷器等部分組成。

葛洲壩電站上導(dǎo)軸承布置于上機(jī)架中心體內(nèi)，屬分塊瓦式滑動(dòng)導(dǎo)軸承，主要由擋油筒、滑轉(zhuǎn)子、12塊軸承瓦、抗重螺栓、套筒、座圈、擋油板、12個(gè)油冷卻器、油槽、蓋板、密封環(huán)等組成（如圖1所示）。上導(dǎo)軸瓦為扇形鎢金瓦，瓦背設(shè)置有支持座、鉻鋼墊、槽型絕緣等部件（如圖2所示）。上導(dǎo)軸承采用抗重螺栓限位方式，抗重螺栓端部為一球面，軸瓦間隙為抗重螺栓球面至鉻鋼墊間隙。1、2號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)安裝單邊間隙為0.16～0.17 mm，3～21號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)安裝單邊間隙為0.15～0.16 mm。

2上導(dǎo)改造必要性分析

（1）葛洲壩電站21臺(tái)機(jī)組均已運(yùn)行30年左右。受限于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、制造及安裝水平，加之上導(dǎo)軸承存在較大老化、磨損現(xiàn)象，原上導(dǎo)軸承已經(jīng)不能完全保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，葛洲壩電站全面啟動(dòng)了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子增容改造工作，可在此期間進(jìn)行上導(dǎo)軸承更新改造工作。

（2）上導(dǎo)軸承抗重螺栓至上導(dǎo)瓦瓦背依次有鉻鋼

圖1葛洲壩機(jī)組原上導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)

圖2葛洲壩機(jī)組原上導(dǎo)軸瓦剖面圖

1）鉻鋼墊置于支撐座圓槽內(nèi)，部分鉻鋼墊與圓槽配合比較松動(dòng)，不能保證鉻鋼墊與支撐座圓槽底部之間緊密貼合。調(diào)整間隙時(shí)，鉻鋼墊與支撐座之間可能會(huì)存在間隙，此間隙的存在無(wú)疑會(huì)影響軸瓦實(shí)際間隙。

2）槽型絕緣與瓦背、槽型絕緣與支撐座之間因加工及安裝因素存在間隙，此間隙會(huì)改變軸瓦間隙，且此兩處間隙很難控制與消除。

3）機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，在軸承所受徑向不平衡力的沖擊下，槽型絕緣、支持座、鉻鋼墊表面及抗重螺栓端部都會(huì)發(fā)生變形，這也會(huì)導(dǎo)致上導(dǎo)瓦間隙發(fā)生變化，從而影響上導(dǎo)擺度。例如，2013年前后葛洲壩7號(hào)機(jī)上導(dǎo)擺度偏大，汛期擺度達(dá)到0.41mm，處理時(shí)發(fā)現(xiàn)有10塊上導(dǎo)瓦的鉻鋼墊表面都低于上導(dǎo)支撐座表面，抗重螺栓與支撐座表面有明顯接觸痕跡。3號(hào)、4號(hào)上導(dǎo)瓦支撐座表面有明顯裂紋，應(yīng)為機(jī)組大擺度運(yùn)行時(shí)較大沖擊力所致。如圖3、圖4所示。

圖3鉻鋼墊表面低于支撐座表面

圖4支撐座背面被抗重螺栓沖擊出現(xiàn)裂痕

（3）間隙調(diào)整工藝落后。葛洲壩上導(dǎo)瓦間隙調(diào)整采用傳統(tǒng)的大錘作業(yè)方式，用大錘敲擊抗重螺栓，以改變抗重螺栓與鉻鋼墊間隙。作業(yè)空間狹小，工作量大，作業(yè)過(guò)程存在較多不安全隱患。

（4）上導(dǎo)軸瓦間隙的可靠性直接影響上導(dǎo)擺度及機(jī)組穩(wěn)定性，關(guān)系到機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。故需要探索、研究葛洲壩機(jī)組上導(dǎo)軸承改造方案，將原導(dǎo)軸承改造為調(diào)整間隙固定可靠、間隙調(diào)整方便的結(jié)構(gòu)型式。

3上導(dǎo)改造方案

根據(jù)葛洲壩電站125 MW機(jī)組導(dǎo)軸承設(shè)計(jì)參數(shù)，可以計(jì)算得出額定工況下導(dǎo)軸承及冷卻器相關(guān)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。導(dǎo)軸承主要數(shù)據(jù)均符合有關(guān)參數(shù)取值范圍。

表1 葛洲壩4F機(jī)組上導(dǎo)軸承潤(rùn)滑數(shù)據(jù)計(jì)算表

3.1改造內(nèi)容

3.1.1更換12塊上導(dǎo)瓦（瓦面材質(zhì)仍為鎢金瓦）。

3.1.2將導(dǎo)瓦支撐由支柱螺絲支撐改為楔子板加球面支柱支撐結(jié)構(gòu)。如圖5所示。與支柱螺絲支撐結(jié)構(gòu)相比，楔子板結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)尺寸確定、調(diào)整間隙固定可靠、導(dǎo)瓦間隙調(diào)整方便等特點(diǎn)，此種結(jié)構(gòu)導(dǎo)軸承已在立式發(fā)電機(jī)上得到了普遍采用。

圖5改造后上導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)

3.1.3改變上導(dǎo)瓦支撐方式后，需要同步改造其它部位，如為使原油槽密封蓋能正常使用，需在導(dǎo)軸承座圈上部增加支撐環(huán)。

3.2支撐部件計(jì)算

（1）鉻鋼墊參數(shù)。鉻鋼墊材質(zhì)為鍛鋼GCr15，楔子板材質(zhì)為鍛鋼38CrMoAl，鉻鋼墊球面半徑SR1000 mm，直徑60 mm，楔子槽深度10 mm。

（2）強(qiáng)度計(jì)算

1）鉻鋼塊球面對(duì)楔子板槽底（球?qū)ζ矫妫?/p>

其中

2）鉻鋼塊側(cè)面對(duì)楔子板側(cè)面（柱對(duì)平面）：

其中

以上計(jì)算結(jié)果表明，額定工況下支撐部件強(qiáng)度數(shù)據(jù)符合要求。

3.3間隙調(diào)整

調(diào)整間隙時(shí)，利用百分表或深度尺測(cè)量楔子板垂直高度差，調(diào)整軸瓦單邊間隙為0.15～0.16mm。

4改造后數(shù)據(jù)分析

（1）在葛洲壩電站2014～2015年度A修暨水輪機(jī)增容改造中，對(duì)4號(hào)機(jī)組上導(dǎo)軸承進(jìn)行了改造。4號(hào)機(jī)是葛洲壩電站第一臺(tái)上導(dǎo)改造的機(jī)組，其改造方案、經(jīng)驗(yàn)及成果對(duì)其它機(jī)組上導(dǎo)改造具有借鑒與指導(dǎo)意義。

（2）葛洲壩4號(hào)機(jī)修后進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)機(jī)、升速、變負(fù)荷、甩負(fù)荷等試驗(yàn)。各試驗(yàn)階段上導(dǎo)軸承擺度及溫度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

（3）葛洲壩4號(hào)機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行后，上導(dǎo)運(yùn)行情況良好，擺度及溫度數(shù)據(jù)均符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)要求。修前、修后及與同類型機(jī)組比較數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表2葛洲壩4號(hào)機(jī)試驗(yàn)階段上導(dǎo)擺度及溫度

表3 葛洲壩4號(hào)機(jī)正常運(yùn)行階段上導(dǎo)擺度及溫度

5結(jié)束語(yǔ)

葛洲壩電站4號(hào)機(jī)上導(dǎo)改造后試驗(yàn)及運(yùn)行情況良好，擺度及瓦溫均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求，改造達(dá)到了預(yù)期效果，為葛洲壩電站其它機(jī)組上導(dǎo)軸承的改造工作積累了經(jīng)驗(yàn)，也希望對(duì)同類型機(jī)組軸承改造有一定的參考和借鑒意義。

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中圖分類號(hào)：TK730.3+22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2016）06-0006-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.003

收稿日期：2016-01-22

作者簡(jiǎn)介：楊舉（1987-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組的維護(hù)與檢修工作。墊、支撐座、槽型絕緣，調(diào)整間隙時(shí)，利用塞尺檢查鉻鋼墊與抗重螺栓之間的間隙，將此間隙視為軸瓦單邊間隙，軸瓦間隙受瓦背支撐座、鉻鋼墊、槽型絕緣等部件的影響較大。