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        抽水蓄能發(fā)電電動機推力瓦位移案例分析與處理

        2019-01-19 02:10:12王小建肖先照朱益鵬
        水力發(fā)電 2018年10期
        關(guān)鍵詞:溧陽水輪擋板

        王 榮,王小建,肖先照,朱益鵬

        (江蘇國信溧陽抽水蓄能發(fā)電有限公司,江蘇常州213334)

        0 引 言

        推力軸承起到承擔(dān)水輪發(fā)電機組軸向水推力和轉(zhuǎn)動部件重量,限制轉(zhuǎn)動部件在給定的軸向位置旋轉(zhuǎn)的作用,是水輪發(fā)電機中至關(guān)重要的部分。推力瓦是推力軸承中設(shè)計、加工精度最高、安裝標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格、運行和維護需重點關(guān)注的部件之一。推力瓦燒毀、損壞事故也是所有水輪發(fā)電機組推力軸承事故中最為嚴(yán)重的事故[1-3]。因此,推力瓦問題應(yīng)該予以高度重視。

        近幾年來,抽水蓄能電站建設(shè)發(fā)展勢頭迅猛;與此同時,也出現(xiàn)了各種問題。其中,推力瓦位移問題是一個比較具有代表性的問題,蓄能機組和常規(guī)機組均出現(xiàn)過。本文研究了溧陽抽水蓄能機組推力及下導(dǎo)軸承裝配中推力瓦位移問題,分析了推力瓦產(chǎn)生位移的原因,總結(jié)了一些處理方案和防范措施。

        1 基本情況

        溧陽抽水蓄能電站裝有6臺單機容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪機-發(fā)電電動機組。發(fā)電電動機為半傘式結(jié)構(gòu)。推力及下導(dǎo)軸承組合體位于轉(zhuǎn)子下方,共用一個油槽[3-7]。機組額定轉(zhuǎn)速為300 r/min,飛逸轉(zhuǎn)速為475 r/min,額定推力負(fù)荷為7 987 kN。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)[8],采用外加泵外循環(huán)冷卻方式[9-10]。推力瓦由薄瓦和托瓦組成,薄瓦和托瓦采用鴿尾鍵連接固定,前后采用擋板限位。推力及下導(dǎo)組合軸承裝配見圖1所示,推力瓦裝配見圖2所示。

        圖1 推力及下導(dǎo)組合軸承裝配

        2 推力瓦位移問題

        溧陽抽水蓄能電站在機組檢修期間先后發(fā)現(xiàn)2號和5號機組推力及下導(dǎo)軸承中幾乎所有推力薄瓦和托瓦在徑向發(fā)生了相對位移,均為向內(nèi)側(cè)移動,最大移動量達到40 mm,內(nèi)側(cè)擋板變形嚴(yán)重,推力瓦面出現(xiàn)了損壞(見圖3~5)。

        圖3 推力瓦位移

        圖4 推力瓦位移

        圖5 推力瓦面損壞

        由于大部分推力瓦存在較大位移,致使推力瓦的承載能力減小,推力瓦的相對位置得不到限制,可能面臨著推力瓦燒損的風(fēng)險。另外,內(nèi)側(cè)擋板隨時存在斷裂,固定擋板的螺栓松動脫落在油槽內(nèi)損傷推力瓦烏金表面和測溫元件引線的可能性。薄瓦向內(nèi)側(cè)撞擊擋油管,使擋油管變形的可能性增加。

        3 推力瓦位移原因分析

        推力瓦和鏡板之間存在油膜,依靠剛性油膜來承載整個推力負(fù)荷,機組運行過程中鏡板和推力瓦之間存在周向摩擦力,周向摩擦力作用在推力瓦上,沿徑向內(nèi)側(cè)有個分力。機組頻繁啟停作用下,最終導(dǎo)致薄瓦向內(nèi)側(cè)移動,產(chǎn)生相對位移。目前只發(fā)現(xiàn)2號、5號機組存在此問題,其余機組均未出現(xiàn)明顯位移跡象,且2號機組運行的時間最短。如此之大的差異,綜合分析如下:

        (1)機組啟停過程中推力瓦在徑向方向受到較大的分力,內(nèi)側(cè)擋板受力力臂較長,剛度較差(10 mm鋼板Q235B),彎曲變形是推力薄瓦存在徑向位移的本質(zhì)原因。

        (2)機組起停機頻繁,正反轉(zhuǎn)的運行特性導(dǎo)致?lián)醢孱l繁受徑向分力的作用,最終擋板疲勞彎曲。

        (3)擋板螺栓出現(xiàn)松動,擋板與薄瓦存在間隙,推力薄瓦上鴿尾槽和固定的鴿尾鍵間隙過大等因素是造成2號、5號機與其他機組存在差異的原因。

        (4)由于停機時推力頭由熱態(tài)變?yōu)槔鋺B(tài),從而產(chǎn)生徑向向內(nèi)的熱收縮力。當(dāng)高頂退出后,推力頭與推力瓦之間無潤滑,摩擦力較大。徑向收縮力將帶動推力瓦向內(nèi)產(chǎn)生微小位移。上述過程在停機過程中反復(fù)出現(xiàn)。經(jīng)過長期的累積,軸瓦出現(xiàn)向內(nèi)徑的明顯移位。

        4 處理措施

        針對上述分析原因,溧陽抽水蓄能電站機組采取了如下處理措施:

        (1)內(nèi)、外側(cè)擋板材質(zhì)由Q235B更改為Q345B。內(nèi)、外側(cè)擋板厚度由10 mm改為20 mm,并且將外側(cè)擋板與薄瓦把合固定。

        (2)在推力瓦裝配外側(cè)左右兩側(cè)借用薄瓦和托瓦的起吊孔增加兩個把合固定擋板。

        (3)調(diào)整高壓油頂起裝置在機組停機后延時退出的時間,由原先的1 min調(diào)整到6 min。

        (4)對損壞的推力瓦用油石處理,用刀口尺檢查合格后回裝。

        這些措施在溧陽抽水蓄能電站6臺機組中實施,直到目前1年的時間沒有再次出現(xiàn)推力瓦位移問題。推力瓦位移問題得到了很好的解決。

        5 結(jié) 論

        在水輪發(fā)電機中,推力瓦裝配采用薄瓦和托瓦結(jié)構(gòu)很普遍,位移問題在蓄能機組和常規(guī)水輪發(fā)電機組中并不少見。廣大推力軸承研究、設(shè)計和運維人員應(yīng)對此予以高度重視。溧陽抽水蓄能電站對推

        力瓦位移問題的分析和處理的實踐表明,措施有效,結(jié)果較好;其推力瓦位移問題處理的思路、方法和經(jīng)驗可供類似問題的分析和處理參考。

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