冶勒水電站推力軸承瓦溫偏高的原因分析

摘 要：冶勒水電站是南埡河流域梯級開發的龍頭電站，電站總裝機容量2×120MW，采用地下廠房形式。推力軸承為剛性支柱式推力軸承，冷卻方式為內循環水冷卻，冷卻器為立式圓筒冷卻器。

關鍵詞：冶勒水電站 推力軸承 瓦溫偏高 設計缺陷 不足 經驗

中圖分類號：TV5文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0063-01

1 概況

冶勒水電站是大渡河支流南椏河“一庫六級”開發的龍頭水庫工程。工程興建的主要任務是發電，電站采用混合式開發，大壩設計為瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高125.5m，正常蓄水位高程2650m，總庫容2.98億m3，水庫具有多年調節性能。

冶勒水電站裝設兩臺單機120MW的沖擊式水輪機組，其機組為立軸懸式機組，上機架為承重機架。可概括為“兩軸四軸承”，即發電機大軸與水輪機大軸；推力/上導軸承、下導軸承和水導軸承。機組飛輪力矩為1900t·m2，轉子起吊重約240t。推力軸承冷卻方式為內循環冷卻，冷卻器為立式圓筒冷卻器。整套機組由法國ALSTOM公司設計、制造和調試。

2 推力軸承的結構原理

推力軸承為剛性支柱式推力軸承。推力軸承與上導軸承共用一個油盆，油盆與上機架為一整體構件，油盆中央設有推力軸承擋油圈。推力軸承座為一整體的環形座，用螺栓及固定銷釘固定于油盆底部。推力軸承設有12塊巴氏合金推力瓦，每塊瓦與靜板和接觸面為275×190mm，每塊推力瓦和承重載荷約為41.47kg/cm2。推力瓦與靜板之間裝設高壓油潤滑裝置（簡稱高頂裝置），以減小靜板與推力瓦之間的摩擦系數，額定油壓為15Mpa。在靜板上鉆有6個徑向孔，使之產生靜板泵的功效，形成油路的自動循環。靜板與推力頭采用沉頭螺栓把合，并用雙頭銷釘定位固定。這樣就使靜板同推力頭一起隨大軸的轉動而旋轉，在靜板與推力瓦之間產生高壓油膜。從而把整個機組的重量傳遞給推力瓦，再由推力瓦傳遞給上機架，通過上機架把載荷分散到機墩上。推力頭與大軸采用鍵聯接，此傳動鍵是過渡配合，傳遞大軸的軸功率。

推力頭上部與大軸采用對稱卡套定位，卡套與推力頭間隙調整為2道塞尺不能通過。在靜板外側有一個靜板擋油板使從靜板泵甩出來的熱油沿著擋油板甩向上導瓦，使之潤滑上導瓦，并從上導瓦架上翻出進入冷卻器。冷卻器設有一個外套筒，熱油進入冷卻器套筒后，通過冷卻器冷卻以后，冷油沉入油盆底部，然后在靜板泵離心力的作用下，冷油通過兩塊瓦之間的間隙一路進入推力瓦與靜板之間；另一路進入靜板泵。從而形成油路的自循環。整個冷卻器有14個小的立式冷卻器，分布于推力油盆的中間位置，通過一根總的供、排水管實現循環冷卻。

3 推力軸承的安裝

首先吊入轉子，調整好上機架的中心與水平，頂起轉子，然后開始推力軸承的安裝。固定推力瓦座，裝上抗重塊，將推力瓦放在抗重塊上，并用楔口銷釘固定在推力瓦座上，調整好每塊瓦的水平。吊入靜板于推力瓦上，靜極板水平控制在0.02mm/m之內。然后熱套推力頭（采用電磁蝸流加溫至60℃），裝上推力頭卡套，落下轉子。裝上冷卻器，封上蓋板。

4 盤車

由于冶勒電站是懸式機組，故盤車時給上高頂裝置。分別在上導、下導、水導及大軸法蘭的﹢x、﹢y兩個方向架設百分表，監視各部的擺度。盤車采用人工推動盤車，360℃方向分8個點進行測量。經盤車測得上導擺度很小，均在0.05mm以內。最大擺度出現在水導處，最大值為0.18mm，均小于設計運行要求。

5 推力軸承瓦溫偏高

5.1 現象

機組第一次充水開機空轉試驗的時候，當轉速上升到100%ne時，在不到10分鐘的時間內，推力瓦瓦溫驟然上升到69℃（ALSTOM廠家的設計溫度是70℃報警，75℃事故停機）。油溫了高達50℃，立刻停機。

5.2 分析與處理

5.2.1 經停機后分析，可能是因為推力軸承的油循環回路有問題，即熱油與冷油的交換不好，而且在油盆邊緣處有存在死油區的可能性；也有可能是因為冷卻器的水壓和流量未達到設計要求所致（設計水壓和流量分別為0.30MPa、15L/s，而實測為0.16MPa、9.4L/s）。故切除冷卻器套筒1/3的高度（約120cm），增加油位13cm。關閉定子空冷器總進水閥，使冷卻器的水壓和流量分別為0.34MPa、15.6L/s。

重新開機，在機組轉速上升到100%ne后15min，推力瓦溫最高達68.7℃，平均瓦溫也有64.3℃，而且有繼續上升的趨勢，油溫保持在45℃。馬上緊急停機，而且此時高頂裝置還是投上的（高頂裝置在0～75%ne內必須投上，大于75%ne切除）。

5.2.2 通過經比較比上一次情況有所好轉，但是推力瓦瓦溫仍然偏高。切除推力冷卻器套筒1/3的高度對油路循環產生了一定的影響，使熱油與冷油的交換效果有所改善。因此保持住推力冷卻器的水壓和流量，把所有的冷卻器套筒拆除，使熱油與冷油的交換更良好。

再次開機，轉速上升至100%ne（高頂裝置在75%ne時已經拆除），推力瓦溫緩慢上升，30min后最高瓦溫達68.℃。運行3h以后穩定不變，油溫穩定在40.5℃。然后逐步打開定子空冷器進水閥，使推力軸承冷卻器水壓和流量恢復正常運行狀況。監視推力瓦溫沒有任何變化，繼續穩定運行（說明瓦溫偏高與冷卻器水壓及流量偏低沒有直接的聯系）。1h后，再次投入高頂，瓦溫立刻下降，最高瓦溫由68℃下降至64.8℃。其它瓦溫也相應地下降了3.5～4℃，油溫沒有變化。

5.3 結果

瓦溫偏高的現象得以解決，滿足了廠家的設計運行要求。另外影響瓦溫升高的原因還很多，比如機組的動平衡、推力瓦受力不是絕對均勻、油盆內油位的高低等等。但是最主要的原因還是油的循環回路，說明瓦溫偏高不是冷卻水的原因引起的，而是推力軸承自身的設計存在缺陷。

6 結語

從幾次處理的數據結果看，油溫的下降對瓦溫下降的影響是比較明顯的。當把油溫降下來以后，瓦溫也隨之降低。拆除冷卻器套筒對油溫的下降起了決定性的作用，改變了整個油循環回路的工作路徑。雖然立式冷卻器的設計原理是比較先進的，但是在實際應用當中還存在不足之處，不夠成熟。通過對它的分析與處理為我們今后對立式冷卻器的設計和運用提供了較好的參考經驗。

參考文獻

[1]何定全.推力瓦溫度高問題處理，水力發電，2007，33（1）.

[2]陳憑，趙世軍，張儒清.冶勒水電站機組安裝中幾個疑難問題的原因分析與處理，四川水力發電，2006，25（10）.