大型水輪發(fā)電機(jī)推力軸承瓦溫度

劉清勇，付元初，武中德

(1. 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040； 2. 中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司，北京 100044)

1 前言

推力軸承瓦監(jiān)測(cè)溫度與軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)、潤滑介質(zhì)、循環(huán)冷卻方式、運(yùn)行條件、瓦面材料、測(cè)量方法和測(cè)量位置等有直接的關(guān)系。對(duì)于推力軸承瓦溫度限值的規(guī)定，我國比國際標(biāo)準(zhǔn)偏低。

巴氏合金瓦推力軸承：

“水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算” 手冊(cè)中推力軸承瓦溫度限值規(guī)定為70℃。

國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)中推力軸承瓦溫度限值原國標(biāo)定為 70℃，新國標(biāo)“GB/T7894-2001”中溫度限值定為75℃。

“IEEE492-1974水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)導(dǎo)則”中并無溫度限值，“起動(dòng)和初始運(yùn)行之后，軸承在穩(wěn)定溫度下運(yùn)行，其溫度只隨冷卻水溫的變化而稍有變動(dòng)”。

原蘇聯(lián)“ГОСТ 5.209—1969 CB1260/235—60T 型水輪發(fā)電機(jī)”及“ГОСТ 5.570—1970 CB1500/175—84和CB1 1500/175—84型水輪發(fā)電機(jī)”中推力軸承瓦溫度限值定為80℃。

塑料瓦推力軸承：

“DL/T 622-1997立式水輪發(fā)電機(jī)彈性金屬塑料推力瓦技術(shù)條件” 中瓦溫度限值55℃，油溫度限值50℃。

“JB/T 10180-2000水輪發(fā)電機(jī)推力軸承彈性金屬塑料瓦技術(shù)條件” 中的瓦面溫度限值為90℃，瓦溫限值＜60℃，油溫限值50℃。

原蘇聯(lián)能源電站部“技術(shù)規(guī)范 TУ-34-38-10515-83水輪發(fā)電機(jī)組СЭΜЛ-I-6.5彈性金屬塑料推力軸承”中規(guī)定推力軸承油槽最高油溫度為60℃。

2 推力軸承特性

巖灘發(fā)電機(jī)巴氏合金瓦推力軸承設(shè)計(jì)負(fù)荷為2750t，在3000t 推力軸承試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)負(fù)荷達(dá) 2300t時(shí)，最高瓦面溫度 69.0℃，監(jiān)測(cè)瓦溫68.0℃，油溫24.0℃，如圖1所示。在負(fù)荷升至2350t時(shí)，瓦面燒損。

水口發(fā)電機(jī)巴氏合金瓦推力軸承設(shè)計(jì)負(fù)荷為4100t。在真機(jī)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，在滿負(fù)荷 200MW時(shí)，最高瓦面溫度 76.8℃，監(jiān)測(cè)瓦溫 53.8℃（溫度監(jiān)測(cè)傳感器的位置位于外徑距出油邊280/360mm），油溫39.6℃，運(yùn)行穩(wěn)定，見表1。

三峽發(fā)電機(jī)巴氏合金瓦推力軸承試驗(yàn)，在 3000t推力軸承試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，在負(fù)荷為 2760t（相當(dāng)于真機(jī)5520 t）時(shí)，最高瓦面溫度75.6℃，監(jiān)測(cè)瓦溫為 72.7℃（溫度監(jiān)測(cè)傳感器的位置位于外徑距出油邊190mm），油溫35.0℃，運(yùn)行穩(wěn)定。

上述三個(gè)巴氏合金瓦推力軸承的試驗(yàn)結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)方法和測(cè)量位置對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有很大的影響，不同的測(cè)量位置和方法所測(cè)得的結(jié)果與最高瓦面溫度有較大的差異。

圖1 推力軸承溫度對(duì)比

巖灘塑料瓦推力軸承設(shè)計(jì)負(fù)荷為2750t，在3000t推力軸承試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)負(fù)荷達(dá) 2750t時(shí)，最高瓦面溫度 69.0℃，監(jiān)測(cè)瓦溫 34.0℃，油溫23.0℃，最高瓦面溫度與監(jiān)測(cè)瓦溫相差35K。在真機(jī)上的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，在滿負(fù)荷302.5MW時(shí)，最高瓦面溫度 70.4℃，監(jiān)測(cè)瓦溫約43.0℃，油溫32.0℃，最高瓦面溫度與監(jiān)測(cè)瓦溫相差約27.4K。巖灘推力軸承運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

小浪底6號(hào)機(jī)組出力為250MW時(shí)，油溫28℃，監(jiān)測(cè)瓦溫約 33～35℃。各種數(shù)據(jù)表明，發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。推力軸承瓦溫穩(wěn)定性能良好（見表3）。

表1 水口推力軸承溫度測(cè)量結(jié)果

表2 巖灘推力軸承塑料瓦的運(yùn)行溫度 ℃

表3 小浪底推力軸承塑料瓦的運(yùn)行溫度 ℃

三峽塑料瓦推力軸承設(shè)計(jì)負(fù)荷為6000t，在3000t推力軸承試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)負(fù)荷達(dá) 3000t（相當(dāng)于真機(jī)6000 t）時(shí)，（灰色瓦面）最高瓦面溫度73.0℃，監(jiān)測(cè)瓦溫38.0℃，油溫29.0℃，最高瓦面溫度與監(jiān)測(cè)瓦溫相差35K，如圖1所示。（白色瓦面）最高瓦面溫度為77.0℃，監(jiān)測(cè)瓦溫約38.0℃，油溫29.0℃，最高瓦面溫度與監(jiān)測(cè)瓦溫相差約39K。

上述兩個(gè)塑料瓦推力軸承的試驗(yàn)結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)方法對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有很大的影響，不同的方法所測(cè)得的結(jié)果與最高瓦面溫度有較大的差異。瓦體溫度的測(cè)量位置對(duì)監(jiān)測(cè)瓦溫的結(jié)果影響相對(duì)較小，瓦體溫度監(jiān)測(cè)傳感器的位置一般位于徑向和周向均為約 75%處，這一位置的相應(yīng)測(cè)點(diǎn)基本位于瓦的高溫區(qū)。

從圖 1可以看出，推力軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)不同，實(shí)測(cè)的瓦溫度有較大的差異。

對(duì)21臺(tái)套不同容量機(jī)組21個(gè)塑料瓦推力軸承在額定轉(zhuǎn)速、不同壓力下的瓦面溫度進(jìn)行了計(jì)算。在額定工況下，油膜（瓦面）溫度均小于80～90℃。

3 小結(jié)

對(duì)于巴氏合金瓦推力軸承，如設(shè)計(jì)合理，瓦的溫度（監(jiān)測(cè)溫度）與冷卻水溫度、冷卻器的冷卻能力及循環(huán)冷卻效果等有非常大的關(guān)系。推力軸承運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)的油溫較高，其瓦溫必然高。

（1）瓦體溫度監(jiān)測(cè)傳感器的位置一般位于徑向和周向均為約75%處，距摩擦面20～30mm，這一位置的相應(yīng)測(cè)點(diǎn)基本位于瓦的高溫區(qū)。

（2）對(duì)上述位置對(duì)于巴氏合金瓦推力軸承，瓦監(jiān)測(cè)溫度與最高瓦面溫度一般相差 5～10K，對(duì)于瓦溫度限值可定為 80～85℃，以便充分發(fā)揮推力軸承的性能并與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

（3）對(duì)于塑料瓦推力軸承，溫度監(jiān)測(cè)傳感器的相對(duì)位置同巴氏合金瓦推力軸承。油溫度限值可定為50℃，瓦溫度限值可定為55～60℃，瓦面溫度限值可定為90℃。