王小建，肖先照，宗樹(shù)冬

(江蘇國(guó)信溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽(yáng)213334)

1 工程概況

推力及下導(dǎo)組合軸承是抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)常用的結(jié)構(gòu)形式，廣泛運(yùn)用于半傘式機(jī)組，如白蓮河、蒲石河、響水澗等蓄能機(jī)組中。推力及下導(dǎo)組合軸承是發(fā)電電動(dòng)機(jī)中至關(guān)重要的部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接決定機(jī)組運(yùn)行的安全性。最近幾年，國(guó)內(nèi)抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)組推力軸承甩油問(wèn)題、油霧問(wèn)題、推力瓦溫偏高問(wèn)題、外循環(huán)系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲等問(wèn)題頻出[1-3]。這些問(wèn)題給電站電力生產(chǎn)部門(mén)帶來(lái)居多困擾。

溧陽(yáng)抽水蓄能電站(以后簡(jiǎn)稱“溧蓄”)裝有6臺(tái)單機(jī)容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)。發(fā)電機(jī)為立軸半傘式全空冷發(fā)電電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為SFD250—20/7500。本文以溧陽(yáng)抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)推力及下導(dǎo)組合軸承裝配結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行性能為研究對(duì)象，分析處理了機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)推力軸承、下導(dǎo)軸承位于轉(zhuǎn)子下方，下機(jī)架油槽內(nèi)，采用的是推力和下導(dǎo)軸承組合體共用一個(gè)油槽的結(jié)構(gòu)。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為300 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速為475 r/min，推力負(fù)荷為815 t，潤(rùn)滑油為46號(hào)汽輪機(jī)機(jī)油。推力軸承配置12塊巴氏合金推力瓦，并配備有高壓油頂起系統(tǒng)，采用單波紋彈性油箱的支撐方式，此結(jié)構(gòu)能自動(dòng)平衡瓦間負(fù)荷，能較好地控制瓦變形。推力頭與鏡板合為一體成為鏡板推力頭，推力頭上端與轉(zhuǎn)子支架采用銷(xiāo)套連接固定，推力頭下平面即為鏡板面，直接與推力瓦面接觸，側(cè)面兼作下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子軸領(lǐng)面，下導(dǎo)瓦的支撐為球面支柱加調(diào)整墊片結(jié)構(gòu)，配置16塊巴士合金導(dǎo)瓦。推力軸承的潤(rùn)滑油循環(huán)方式為外加泵外循環(huán)。推力軸承具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 推力及下導(dǎo)組合軸承裝配

2 推力軸承運(yùn)行性能

溧蓄機(jī)組彈性油箱支撐的雙向推力軸承在設(shè)計(jì)初級(jí)階段就在哈電推力軸承試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了1∶1模擬試驗(yàn)[8]，測(cè)量了油膜厚度，瓦溫度分布和軸承損耗等重要參數(shù)，并將測(cè)量值與計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)推力軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，為機(jī)組運(yùn)行的可靠性提供了前提保證。機(jī)組從調(diào)試階段，再到投入商業(yè)運(yùn)行1年多來(lái)，機(jī)組推力及下導(dǎo)組合軸承整體運(yùn)行穩(wěn)定可靠，推力瓦溫，下導(dǎo)瓦溫，油槽油溫，外循環(huán)裝置循環(huán)油流量，機(jī)組的振動(dòng)和擺度等各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)以及合同要求。6號(hào)機(jī)組抽水熱穩(wěn)定后下導(dǎo)瓦溫最高66.25 ℃，最低57.52 ℃，12塊瓦溫平均值51.62 ℃，停機(jī)值75 ℃，熱油溫度32.68 ℃，進(jìn)水溫度14.36 ℃；推力瓦溫度最高64.82 ℃，最低62.6 ℃，12塊瓦溫平均值63.61 ℃，停機(jī)值80，熱油溫度26.32 ℃，進(jìn)水溫度14.36 ℃。表1為4號(hào)機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)、擺度數(shù)據(jù)。

3 問(wèn)題及處理

溧陽(yáng)抽水蓄能電站6臺(tái)機(jī)組在調(diào)試及投入商業(yè)運(yùn)行后，相繼出現(xiàn)了一些問(wèn)題，通過(guò)技改將這些問(wèn)題處理，具體如下：

(1)調(diào)試期間，推力外循環(huán)系統(tǒng)油泵出現(xiàn)泵振動(dòng)和噪聲超標(biāo)的問(wèn)題，經(jīng)分析為油槽相對(duì)較小，泵循環(huán)油流量較大，油槽內(nèi)潤(rùn)滑油混雜的氣泡進(jìn)入泵內(nèi)，潰滅導(dǎo)致泵振動(dòng)和噪聲。解決方案為增加變頻裝置改變泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低螺桿泵的油流量，最終泵的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題得以根治。

表1 4號(hào)機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)、擺度數(shù)據(jù) μm

(2)3號(hào)機(jī)組調(diào)試期間，推力外循環(huán)油泵螺桿被鐵屑卡死。解決方案為更換損傷的泵，在泵前端增加濾網(wǎng)。

(3)調(diào)試及投入商業(yè)運(yùn)行后，3臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)過(guò)輕微的甩油、油霧問(wèn)題。通過(guò)對(duì)油槽蓋、接觸式密封、吸油霧裝置技改和降低油槽油位得以解決。

(4)推力及下導(dǎo)組合軸承測(cè)溫電阻引線出現(xiàn)斷裂或屏蔽層被磨損。分析原因?yàn)橐€在油循環(huán)力作用下擺動(dòng)，金屬部件將引線磨斷或者磨損。解決方案為更換帶鎧裝的測(cè)溫原件，將引線與金屬接觸部分防護(hù)。

(5)2號(hào)機(jī)組推力瓦裝配中推力薄瓦和托瓦產(chǎn)生相對(duì)位移。推力薄瓦和托瓦之間采用鴿尾鍵鏈接，在徑向方向前后采用擋板固定。后側(cè)擋板在徑向分力的作用下發(fā)生彎曲變形，致使推力薄瓦產(chǎn)生位移。解決方案為將內(nèi)外側(cè)擋板材質(zhì)由Q235B換為Q345B，厚度由10 mm更換為20 mm。運(yùn)行結(jié)果表明，此方案安全可靠。

4 結(jié) 語(yǔ)

盡管6臺(tái)機(jī)組在調(diào)試和投入商業(yè)運(yùn)行后出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但是技改后6臺(tái)機(jī)組推力軸承性能優(yōu)越，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。由此可知：

(1)溧蓄推力及下導(dǎo)組合軸承采用單波紋彈性油箱支撐，巴氏合金推力瓦，配備高壓油頂起系統(tǒng)，采用外加泵外循環(huán)的冷卻方式，推力頭側(cè)面兼作下導(dǎo)軸領(lǐng)面，下導(dǎo)和推力軸承共用一個(gè)

油槽結(jié)構(gòu)的合理性。

(2)作為雙向推力軸承的單波紋彈性油箱支撐結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)平衡各塊推力瓦的受力，從而使各塊瓦溫差在3 ℃以內(nèi)。與帶負(fù)荷傳感器的支柱螺釘結(jié)構(gòu)相比各方面優(yōu)點(diǎn)突出。

(3)在設(shè)計(jì)初期對(duì)推力及下導(dǎo)組合軸承在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，測(cè)量相關(guān)性能參數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定的前提保證。

(4)溧陽(yáng)抽水蓄能電站機(jī)組推力及下導(dǎo)組合軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，安裝、調(diào)試過(guò)程，運(yùn)行性能以及相關(guān)問(wèn)題的分析和處理對(duì)豐寧、敦化、荒溝等抽水蓄能機(jī)組具有參考價(jià)值。