何忠華，吳 敏，周 勇，李 博，楊 溢，龐希斌

（國(guó)網(wǎng)新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410213）

1 引言

抽水蓄能機(jī)組與常規(guī)水電機(jī)組相比較，最主要的特點(diǎn)就是：大容量、高轉(zhuǎn)速、頻繁起停、正反轉(zhuǎn)、啟停快，運(yùn)行工況復(fù)雜，機(jī)組不僅要承受高轉(zhuǎn)速下的高負(fù)荷，而且要承受在起停、正反轉(zhuǎn)過(guò)程中交變負(fù)荷，工況轉(zhuǎn)換中的沖擊負(fù)荷，軸承在此起到重要作用，對(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)維的要求都非常高。

2 典型缺陷分析

2.1 推力瓦受損

2.1.1 缺陷描述

A抽水蓄能電廠2號(hào)機(jī)發(fā)電方向試轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程中推力瓦面受損。

2.1.2 原因分析

高壓注油泵出口溢流閥（安全閥）動(dòng)作壓力現(xiàn)場(chǎng)整定值為11 MPa，低于設(shè)計(jì)值20 MPa，致使在高壓注油泵啟動(dòng)后，溢流閥動(dòng)作，無(wú)法形成足夠的瞬時(shí)沖擊壓力，導(dǎo)致鏡板和瓦不能完全脫開(kāi)。

高壓注油系統(tǒng)油泵流量、供油管路節(jié)流片尺寸安全裕度不足，且注油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行壓力報(bào)警值設(shè)定較低，導(dǎo)致供油壓力和流量不足，在機(jī)組低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)造成推力軸承瓦表面局部磨損，經(jīng)長(zhǎng)期積累，致使瓦面磨損不斷加劇。

2.2 上導(dǎo)瓦受損

2.2.1 缺陷描述

2016年5月18日仙游電站4號(hào)機(jī)組抽水調(diào)相過(guò)程中由于上導(dǎo)軸承X/Y擺度二級(jí)報(bào)警動(dòng)作導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組12塊上導(dǎo)瓦全部損壞。

2.2.2 原因分析

上導(dǎo)軸承油循環(huán)回路密封性能不良，導(dǎo)致供油路中存在大量漩渦或空氣。

導(dǎo)瓦支撐結(jié)構(gòu)使瓦面與滑轉(zhuǎn)子上半部分間隙較小，在油膜形成不均勻時(shí)使瓦面只有上半部分與滑轉(zhuǎn)子接觸，其受力面積遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，致使瓦面單位面積受力過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行后致使軸承合金層產(chǎn)生疲勞裂紋。

上導(dǎo)瓦支撐結(jié)構(gòu)不合理，且襯墊凸臺(tái)加工不到位，導(dǎo)致上導(dǎo)瓦自調(diào)節(jié)能力差，引起導(dǎo)瓦局部受力。

瓦鎢金結(jié)合強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。鎢金成份不符合標(biāo)準(zhǔn)（銅含量過(guò)高）。

2.3 推力瓦向內(nèi)徑移位

2.3.1 缺陷描述

2017年4月仙居電站機(jī)組檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)推力瓦全部出現(xiàn)向內(nèi)徑移位的現(xiàn)象，同時(shí)大部分托瓦也出現(xiàn)向內(nèi)徑移位的現(xiàn)象，瓦內(nèi)擋塊產(chǎn)生塑形變形；推力瓦軸向位移值設(shè)計(jì)允許位移值為2 mm，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別瓦徑向最大位移已達(dá)到20 mm，影響軸承正常運(yùn)行。

2.3.2 原因分析

鏡板與推力頭在軸承運(yùn)行時(shí)，受熱產(chǎn)生膨脹，停機(jī)后，鏡板與推力頭溫度下降。由于停機(jī)后，鏡板與推力瓦間無(wú)油膜，鏡板面與軸承瓦面金屬接觸，摩擦力大，帶動(dòng)軸瓦向內(nèi)徑移動(dòng)。托瓦受瓦間擋塊限制，不能向內(nèi)徑移動(dòng)，而推力瓦與托瓦間為徑向鍵連接，推力瓦可以向內(nèi)徑移動(dòng)。

下一次機(jī)組啟動(dòng)后，由于推力瓦與鏡板間形成油膜，油膜摩擦力很小，鏡板與推力頭可以自由向外徑熱膨脹，但推力瓦只能在原位熱膨脹。當(dāng)再一次停機(jī)后，又再次出現(xiàn)上述過(guò)程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的累積，軸瓦出現(xiàn)向內(nèi)徑的明顯移位。

3 對(duì)策建議

3.1 推力瓦受損

3.1.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

設(shè)備廠家應(yīng)對(duì)機(jī)組各種運(yùn)行條件下和典型轉(zhuǎn)速點(diǎn)推力軸承及導(dǎo)軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強(qiáng)度等進(jìn)行分析計(jì)算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計(jì)算報(bào)告。

3.1.2 制造安裝

為保證機(jī)組推力軸承瓦在任何情況下（包括低速轉(zhuǎn)動(dòng)階段）不發(fā)生損傷，高壓注油系統(tǒng)的運(yùn)行壓力穩(wěn)定值應(yīng)大于廠家的計(jì)算保證值?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)，設(shè)備廠家應(yīng)提供正式的整定值計(jì)算報(bào)告并指導(dǎo)調(diào)試。

高壓注油泵出口安全閥整定值應(yīng)不小于設(shè)備廠家計(jì)算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開(kāi)的瞬時(shí)沖擊壓力。

3.1.3 運(yùn)維管理

復(fù)核高壓注油泵出口安全閥整定值，應(yīng)不小于設(shè)備廠家計(jì)算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開(kāi)的瞬時(shí)沖擊壓力。

每年對(duì)高壓注油系統(tǒng)安全閥進(jìn)行調(diào)整校驗(yàn)并做好記錄。

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。

復(fù)核高壓注油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行壓力報(bào)警整定值，應(yīng)滿足廠家提供的各工況條件下的計(jì)算保證值。

高壓注油泵壓力信號(hào)作為機(jī)組啟動(dòng)的必要條件。

3.2 上導(dǎo)瓦受損

3.2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

導(dǎo)軸承支撐方式宜采用球面支撐，保證導(dǎo)瓦徑向和切向調(diào)整靈活。

導(dǎo)軸承瓦出廠驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面的性能試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)，對(duì)于巴氏合金瓦，還應(yīng)對(duì)成品瓦的合金成分、硬度、金相組織進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備交貨時(shí)應(yīng)提交正式檢測(cè)報(bào)告。

3.2.2 制造安裝

加強(qiáng)出廠驗(yàn)收，見(jiàn)證重要的出廠檢測(cè)試驗(yàn)。

3.2.3 運(yùn)維管理

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。

導(dǎo)軸承備件更換使用前，應(yīng)對(duì)瓦面進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)脫胎、脫殼、裂紋等缺陷。對(duì)于巴氏合金瓦，還應(yīng)對(duì)成品瓦合金層的成分和硬度進(jìn)行檢測(cè)復(fù)核。

3.3 推力瓦向內(nèi)徑移位

3.3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

設(shè)備廠家應(yīng)對(duì)機(jī)組各種運(yùn)行條件下和典型轉(zhuǎn)速點(diǎn)推力軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強(qiáng)度等進(jìn)行分析計(jì)算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計(jì)算報(bào)告。

高壓注油系統(tǒng)出口壓力監(jiān)視應(yīng)設(shè)壓力變送器和壓力開(kāi)關(guān)，分別用于監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方監(jiān)視和現(xiàn)地邏輯控制。

3.3.2 制造安裝

高壓注油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行壓力報(bào)警整定值應(yīng)滿足設(shè)備廠家提供的各工況條件下的計(jì)算保證值。

3.3.3 運(yùn)維管理

高壓注油泵壓力信號(hào)作為機(jī)組啟動(dòng)的必要條件。

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。

機(jī)組停機(jī)時(shí)間超過(guò)5 d，應(yīng)手動(dòng)啟動(dòng)高壓注油系統(tǒng)或采用其他方式進(jìn)行頂轉(zhuǎn)子試驗(yàn)，防止推力軸承瓦面油膜消失后發(fā)生粘黏。

結(jié)合機(jī)組定檢或C修，對(duì)推力瓦和導(dǎo)軸承進(jìn)行外觀檢查，必要時(shí)進(jìn)行抽瓦檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

抽水蓄能電站近幾年發(fā)展迅速，在電網(wǎng)事故備用、調(diào)峰調(diào)頻中，起到重要作用。發(fā)電電動(dòng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)各電站的設(shè)計(jì)大同小異，并且直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)抽水蓄能電站軸承瓦缺陷進(jìn)行了分析，并提出對(duì)策和建議，為其他電站提供了有益參考。