瀑布溝水電站水輪發電機組下導軸承軸領松動分析與處理

周 霖，楊 軍，喻永松

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠,四川 漢源625304）

瀑布溝水電站水輪發電機組下導軸承軸領松動分析與處理

周 霖，楊 軍，喻永松

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠,四川 漢源625304）

介紹了瀑布溝水電站4號機組運行過程中下導軸承軸領松動上竄，造成下導軸承軸瓦損傷，機組事故停機的處理過程。同時，對大型水輪發電機組軸領松動造成的危害與原因進行了分析，提出相應處理方案，預防類似事故的發生。

水輪發電機組；軸領；擺度；溫度

0 引言

瀑布溝水電站總裝機容量為6×600 MW的混流式水輪發電機組。機組采用立軸半傘型結構，推力軸承位于轉子下部的下機架上，下導軸承位于下機架中心體內，推力軸承與下導軸承各用一個油槽。機組軸系由發電機上端軸、轉子支架中心體、發電機軸和水輪機軸組成，由發電機上、下導軸承和水輪機導軸承支撐。發電機上、下導軸承均為分塊扇形瓦結構，采用便于安裝和調節的支柱螺絲支撐，并對支柱螺絲進行牢固鎖定，避免機組運行后出現導軸承瓦隙變大。下導軸承軸領與大軸間靠鍵傳遞扭矩，采用主軸精加工后熱套軸領，再精車軸領外圓的工藝制造。

1 事件經過

2010 年7月14日3 時04分，瀑布溝水電站4號機組測溫屏報下導軸承6號瓦溫越上限75.03℃，Y向擺度上升至1.45 mm，X向擺度無讀數。當班運行人員采取增加4號機組下導軸承冷卻水流量和降低4號機組負荷等措施控制4號機組下導軸承瓦溫上升，但下導瓦溫持續上升。3時33分，4號機組負荷降至80 MW，下導軸承溫度上升至85℃，溫度過高保護動作，啟動4號機組停機流程，甩有功80 MW。

經過制造廠家、安裝單位和電廠10天處理，4號機組于7月23日22時0分并網發電。目前機組各部導軸承溫度和擺度穩定，達到預期的效果。

2 發電機下導軸承軸領松動原因分析

機組停機后，電廠組織檢修人員分解下導軸承油槽蓋板，發現油槽的穩油板把合螺栓（轉動部件）與鋁合金油槽蓋板底部摩擦（固定部件），致使油槽蓋板與穩油板把合螺栓接觸并嚴重摩擦，3顆穩油板把合螺栓被剪斷，大量金屬粉末掉入油槽（圖1水輪發電機組下導軸承結構示意圖、圖2下導軸承穩油板把合螺栓與油槽蓋板摩擦情況）。同時，電廠技術人員仔細核對設計圖紙和軸領與蓋板尺寸，實測僅為16 mm，該處設計間隙54 mm。再檢查發現軸領潤滑油孔上移，初步判斷下導軸領上竄移位。

圖1 水輪發電機組下導軸承結構示意圖

大渡河公司組織召開設備制造廠家、電廠、安裝單位等人員專題會，通過設備制造廠家介紹和實際檢查，判斷確定是由于下導軸領上竄移位所致。

圖2 下導軸承穩油板把合螺栓與油槽蓋板摩擦情況

通過對4號機組發電機下導軸承的軸領處理過程分析，導致軸領上竄的原因有以下幾點：

（1）下導軸承軸領與發電機軸熱套過盈量不夠，通過查閱設計圖紙1F5939得知發電機軸與下導軸承軸領配車緊量為0.13 mm～0.16 mm，技術人員查閱相關資料和計算，發電機軸與下導軸承軸領配車緊量偏小，當軸領與發電機大軸的溫差達到一定值后，下導軸承軸領在機組運行過程中出現松動并向上滑移，這是造成發電機下導軸承軸領松動的根本原因。瀑布溝4號機組下導軸承軸領復歸原位時，平均加熱溫度約45℃，加熱時間約15 min（在加熱5min后軸領便開始下滑），大軸和軸領溫差約15℃，軸領便靠自重向下滑移恢復原位，此溫度低于發電機導軸承正常運行瓦溫。

（2）下導軸承油槽蓋接觸式密封彈簧動作不靈活，長期與下導軸承軸領硬性接觸摩擦產生大量熱量，使得軸領局部溫度升高，大軸與軸領的溫差過大，軸領熱膨脹過快造成運行過程中松動，用紅外點溫計實測瀑布溝4號機組運行時下導軸承油槽蓋接觸式密封處軸領局部溫度50℃。

3 發電機下導軸承軸領松動的危害

（1）發電機下導軸承軸領松動后，軸領在配合摩擦力、旋轉離心力、軸瓦徑向力的作用下上竄，使得油槽的穩油板把合螺栓（轉動部件）與鋁合金油槽蓋板（固定部件）底部間隙變?。▓D3下導軸承穩油板與油槽蓋板實測間隙），致使油槽蓋板與穩油板把合螺栓接觸并嚴重摩擦，產生大量金屬粉末進入下導油槽后將軸領的循環油孔堵塞，使得下導油槽冷卻循環受阻，下導軸瓦損傷見圖4。

圖3 下導軸承穩油板與油槽蓋板實測間隙

圖4 損傷的下導軸承軸瓦

（2）發電機下導軸承軸領松動，軸領向上滑移后，軸領的循環油孔隨即向上滑移，下導軸承油槽的油面相對降低，潤滑油不能完全潤滑下導軸承軸瓦。同時，下導軸承軸瓦托板與軸領的間隙增大，使得大量熱油未經過下導軸承油槽冷卻器直接從托板與軸領間流出，冷卻器無法帶走熱量，潤滑油冷卻效果較差。

（3）發電機下導軸承軸領松動后，軸領與大軸分離，不僅旋轉扭矩及徑向力無法傳遞，而且配合間隙會越來越大，形成惡性循環，加劇下導擺度的增大和導軸瓦的損傷，最終釀成事故。

（4）發電機下導軸承軸領松動，對電廠安全穩定運行不利，造成巨大的經濟損失，這是最為關鍵的問題。

4 發電機下導軸承軸領松動處理

針對4號機組下導軸承軸領上竄移位原因分析，設備制造廠家也極為重視，提出加熱下導軸承軸領使其適當膨脹，再利用千斤頂下壓，以確保軸領復歸原位，并且在下導軸承軸領上部大軸上焊接限位塊對軸領進行軸向限位（圖5為下導軸領軸向限位塊焊接示意圖）方案，具體處理如下：

圖5 下導軸領軸向限位塊焊接示意圖

（1）拆除下導油槽內導軸瓦、擋油管、油槽底板、冷卻器等部件，對油槽和軸領等相關部件進行全面清掃，確保軸領及其與主軸的配合區域無任何油污、雜質。

（2）圓周等分8點，測量并記錄軸領上平面與主軸凸臺軸向距離，為軸領復位提供參考。

（3）對稱安裝支墩和千斤頂各4臺，支墩著力點位于下機架中心體上環板，千斤頂下方著力點位于軸領上平面或軸領軸肩上，安裝時應盡量保證千斤頂處于垂直狀態。

（4）軸領圓周均布安排8人，利用大號氣烤槍同時對軸領進行烘烤、加熱，加熱軸向區域為軸領甩油孔下方100 mm至軸領上平面之間的區域（圖中L范圍內）。加熱時烤槍應來回在各自加熱區域內運動，務必保證各個烤槍走向及位置基本一致，使軸領受熱均勻膨脹，不得出現局部過熱現象。在加熱過程中應隨時用紅外線點溫槍測量其溫度，并根據現場實際情況進行調整。

（5）加熱過程中，密切觀察軸領的膨脹情況，并根據情況利用千斤頂對稱均勻地下壓軸領。在操作過程中，4臺千斤頂頂力應基本一致，切忌不得用力過猛。

（6）用深度尺在圓周上8等分測量軸領上平面與主軸凸臺相應位置的軸向距離，當達到圖紙要求H=20 mm，且圓周8點數值相差不超過0.05 mm時，即認為下導軸領已經復位，此時應停止加熱。

（7）用石棉布對整個軸領進行包裹保溫，同時千斤頂應維持受力狀態，以避免軸領因為收縮不均勻造成傾斜或偏心。

（8）當軸領溫度降至室溫后，按照圖示安裝焊接擋塊?？紤]到普通焊接發熱量大，飛濺多的特點，因此采用氬弧焊進行焊接，在安裝和焊接時，應采取措施防止擋塊與軸領之間出現軸向間隙，焊接完擋塊后對焊縫進行PT探傷。

（9）拆除石棉布及千斤頂等，檢查軸領工作面，不得有高點，否則應先用細油石去除高點，然后再用研磨膏進行研磨，保證其光潔度。

（10）以轉輪下止漏環為基準找出機組旋轉部件的中心，調整機組三部導軸承軸瓦間隙；更換損傷的下導軸承軸瓦，更換接觸式密封蓋，保證接觸式密封彈簧的靈活性，避免局部溫度升高。

5 結束語

目前，瀑布溝電站4號機組各部軸承的擺度和溫度均正常，說明該機組下導軸承軸領松動的分析及處理措施是正確可行的。同時，對瀑布溝其它機組的上導軸承、下導軸承軸領，油槽蓋接觸式密封等部位檢查，在下導軸承軸領處焊接限位塊，避免類似事故再次發生，確保機組安全穩定和經濟損失。

[1]白延年.水輪發電機設計與計算［M］.機械工業出版社，1982.

TK730.3+22

B

1672-5387（2010）06-0036-03

2010-10-08

周 霖（1966-），男，副廠長，高級工程師，從事水電站生產管理工作。