洪都拉斯LaVegona水電站的水導軸承設計

姚文革 張 芳（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

洪都拉斯LaVegona水電站的水導軸承設計

姚文革 張 芳
（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

摘 要：本文對外冷卻的分塊瓦軸承的結構與工作原理進行了介紹，此類軸承應用于立式水輪發電機組。

關鍵詞：分塊瓦導軸承；外冷卻；軸流式水輪機

1 前言

LaVegona水電站位于洪都拉斯中部Comayagua河上，海拔高度105m。電站裝設二臺單機容量為22MW的軸流式水輪機發電機組。LaVegona水電站最大水頭25.82m，機組額定轉速171.4r/min，水輪機主軸軸領處直徑φ900mm。機組是軸流式機組，軸瓦承載面的線速度和承載力都不是很高，而且軸承損耗不會太大，軸承本身的設計不存在難度。但由于機組本身尺寸較小，合同要求冷卻器設置在油箱外面以方便冷卻器的更換，并要求不拆軸承的前提下，可以更換軸承下方的主軸密封，因此軸承冷卻器的布置成為了關鍵。鑒于拆裝主軸密封的方便，油箱不能設計的太大，而機坑的尺寸不足以放置冷卻系統，所以設計時將冷卻器布置在機坑外，使用電動泵將油箱里的潤滑油經過出油管導入冷卻器，經冷卻后，再經回油管流回到油箱，形成潤滑油的循環系統。根據電站運行后的反饋，該軸承在進行機組調試后，各項指標均已達到設計要求，油瓦溫全部正常，運行良好，因此有必要對該軸承的設計進行總結。

2 LaVegona水輪機主要參數及對水導軸承的要求

2.1 水輪機主要參數

（1）水輪機額定出力：22MW；（2）額定水頭：22.04m；（3）額定轉速：171.4r/min；（4）飛逸轉速：450r/min；（5）軸領直徑：Φ900mm；（6）徑向力：5500kg。

2.2 水導軸承的設計要點

（1）具有足夠的油膜剛度，油溫不超過允許值（65℃），滿足潤滑冷卻的要求。（2）導軸承瓦的安裝間隙，單邊為0.2mm～0.25mm。整體結構應方便間隙調整。（3）軸承底部體積不宜過大，要給主軸密封的檢修維護留出操作空間。（4）潤滑油循環系統部署可靠，流量﹑壓力設定合理，保證循環系統在運行和停機時都不發生意外。

3 LaVegona水輪機水導軸承結構設計

3.1 分塊瓦軸承計算

（1）承載能力

其中：λ-軸瓦的瓦間比；

Ap-瓦在軸領面上投影面積；

n-主軸轉速；

δ-瓦的單邊間隙；

ψ1-系數，與偏心比有關的系數。

（2）損耗功率

其中： Dp-軸領外徑；

ψ2-系數，與偏心比有關的系數。

（3）冷卻計算與油泵的循環能力（略）

3.2 LaVegona水導軸承結構說明

水導軸承及循環油路如圖1所示。

（1）LaVegona水導軸承為稀油自潤滑軸承，結構設計上盡可能的靠近轉輪。外置冷卻器的設計能防止冷卻水進入潤滑系統。導軸承油箱設有油位報警信號裝置及油混水報警裝置，出現異常情況發出報警信號。（2）軸瓦在工廠刮研，不在安裝現場進行刮研。為了便于裝拆，軸瓦背面預留了螺孔。軸瓦表面澆鑄5mm厚巴氏合金，澆鑄前鍍錫處理。通過超聲波探傷對巴氏合金與軸瓦體的結合情況進行檢查，至少有95%的面積接觸。（3）8塊分塊瓦沿圓周均布，用受熱變形小的優質鋼制造，能夠承受機組可能產生的最大飛逸轉速及最大徑向作用力。軸承間隙使用一對楔子板調節，調節后用螺紋固定。（4）油箱帶有箱蓋，防止臟物進入軸承，箱蓋設有檢查孔。油箱設有取油樣放油接口和手閥。（5）軸承體分為兩瓣把合，方便拆裝。下部油箱體積適當縮小，保證檢修人員能從進人孔進入油箱下方，維護主軸密封時有足夠的操作空間。（6）水導軸承允許主軸軸向移動。水輪機主軸與發動機主軸解聯后，允許主軸沿軸線下移，轉輪能坐放在座環上。（7）出油孔選在下油箱，通過油泵將熱油導入冷卻器，冷卻后的冷油經回油管分成的8個叉管，噴射在兩瓦之間的軸領表面。經過工作面后的熱油有通油孔流入下油箱，形成循環。（8）水輪機正常運行時，軸瓦溫度不得超過65℃，軸承油溫不得超過55℃。當機組帶額定負荷正常運轉時，冷卻水中斷15 min內不燒瓦。

4 機組運行情況

洪都拉斯LaVegona水電站已經投入運營。根據現場提供的機組運行檢測數據，在水導軸承處的擺度單邊均不超過0.2mm，瓦溫和油溫均在正常范圍內。潤滑油循環系統工作穩定，沒有出現斷流﹑停泵回油等情況。說明此水導軸承設計的合理，能夠滿足機組的要求。

結語

洪都拉斯LaVegona軸流式水輪機，成功地采用了外冷卻分塊瓦軸承。該類水導軸承的研究和設計極大地豐富了公司在外冷卻分塊瓦水導軸承方面的設計經驗。

參考文獻

[1]哈爾濱大電機研究所.水輪機設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1976.

圖1

中圖分類號：TK730

文獻標識碼：A