西藏某水電站推力瓦移位問題分析與處理

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(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

西藏某水電站推力瓦移位問題分析與處理

宋成宇，郭宏亮

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

根據西藏某水電站推力瓦出現的移位問題，詳細地介紹了推力瓦限位結構，并針對現場推力瓦問題進行了分析，提出解決方案，對后續設計和類似問題處理具有指導意義。

水輪發電機；推力瓦；限位

0 引言

西藏某水電站2臺單機容量為29MW水輪發電機組，由我公司設計和生產制造。發電機為懸式全空冷水輪發電機，機組額定轉速為nN=375r/min，發電機額定容量為SN=29MVA，推力負荷為F=135t。其中推力軸承系統由推力頭、鏡板、彈性金屬塑料瓦支柱螺釘，環形冷卻器等部件組成。

1 推力瓦限位結構

水輪發電機推力軸承系統中，通過靜止的支撐結構將扇形推力瓦安裝在理論的偏心位置，但防止在運行過程中，防止推力瓦隨軸轉動或被鏡板吸住向上移動，需在推力軸承系統中增加推力瓦限位部件。國內外機組推力瓦支撐的限位結構有多種形式，例如：螺釘限位、托盤+限位板限位、限位塊+限位螺釘限位[1]。

螺釘限位使用在支撐結構中無托盤的結構中。如圖1所示，利用掛鉤螺釘和限位螺釘與推力扇形瓦底部的溝槽配合。分別將掛鉤螺釘和限位螺釘安裝在扇形瓦的內徑與外徑處，并將螺釘固定在推力軸承座上的螺孔中。靜止的螺釘與推力瓦凹槽配合防止推力瓦徑向移動，內側的掛鉤螺釘可以在推力瓦被鏡板吸住的瞬間將推力瓦拉下來，從而防止推力瓦隨鏡板上移。拆裝推力瓦時，可將外徑處的限位螺釘向下旋轉，使頭部下降到軸瓦底面，即可拆裝軸瓦。

圖1螺釘限位推力軸承系統示意圖

托盤限位(如圖2)是將支柱螺釘頭部的圓柱段嵌入托盤底面的圓形凹槽中，再將托盤上環形凸臺嵌入軸瓦底面偏心開出的環形凹槽內。從而防止扇形瓦徑向移動，此時的托盤既是支撐結構，又起到限位的作用。但推力瓦仍存在繞樞軸轉動并有被鏡板吸住向上移動的可能性。因此，將扇形瓦兩側面各加工出溝槽，安裝時將限位板從瓦間插入溝槽，并固定在推力軸承座上的立板上，可防止軸瓦轉動并起到掛鉤作用。

圖2托盤限位推力軸承系統示意圖

但不是所有的托盤都具有限位作用，在很多結構中托盤上環形凸臺直接與推力瓦下平面接觸，因此只起到支撐的作用。而這時就需要使用限位塊加限位螺釘限位，如圖3所示。限位原理與螺釘限位原理基本相同，利用限位塊和限位螺釘與推力瓦底部溝槽配合。分別將限位螺釘、限位塊安裝在扇形瓦的內徑和外徑處，并將它們固定在推力軸承座上。拆瓦時先將限位塊從外徑推出，便可拉出推力瓦。同樣實現對推力扇形瓦的限位功能[2]。

圖3限位塊加限位螺釘限位推力軸承系統示意圖

2 推力瓦移位現象分析與處理

西藏某電站推力瓦限位采用螺釘限位形式，參見圖1。在檢修時發現一塊推力瓦表面磨損嚴重。而且此塊磨損推力瓦在拆下來之前圍繞內圓掛鉤螺釘向出油邊發生偏移，從而導致推力瓦進油測向原中心線移動。若俯視看，磨損推力瓦的進油邊位于外側限位螺釘上，從而推力瓦進油側被限位螺釘頂出一個半圓柱的凹槽，如圖4所示。

圖4出現磨損的推力瓦

造成移位的原因是水輪機“抬機”高度與限位螺釘與推力瓦外圓溝槽配合高度h不匹配造成。水輪機在甩負荷的情況下，尾水管內出現真空狀態，形成反水擊，并且水輪機進入水泵工況，產生水泵升力形成反向軸向力，當反向軸向力比機組轉動部分總重量大時，機組轉動部分將被抬起一定高度，即水輪機“抬機”現象[3]。在水輪機發生“抬機”時，潤滑油粘滯作用，推力瓦隨鏡板瞬間一起上升，但掛鉤螺釘勾住推力瓦內圓，導致外圓瞬間上移，若外圓上移的高度大于限位螺釘與推力瓦外圓接觸高度h，使得限位螺釘竄出推力瓦，此時推力瓦外圓失去限位部件，推力瓦開始以掛鉤螺釘為圓心隨鏡板一起周向移動，造成移位現象。“抬機”消失后，推力瓦下落，而此時推力瓦外圓凹槽與外側限位螺釘不在匹配，造成推力瓦損壞。針對此問題，提出兩個方案。

方案一：脫出的推力瓦表面磨損嚴重，不適于繼續使用，所以建議西藏某電站應更換備品瓦，并且在安裝時，要嚴格按照圖紙要求，保證外側限位螺釘與推力瓦限位槽之間的配合距離h要大于抬機距離。在此事故之前出現最大的臺機距離不超過20mm,所以只需要h為20mm即可。

方案二：以往的結構，必須在h留有足夠大的余量時，才可以避免移位現象的發生，因此提出“推力瓦內圓用掛鉤螺釘限位，外圓利用限位塊限位”的結構。此種結構在“抬機”瞬間，內、外側均可勾住推力瓦，防止推力瓦其隨鏡板上移，造成移位現象。拆瓦時，只需先將限位塊移出，便可將推力瓦沿徑向外徑方向拆出。

方案二的推力瓦需要內外徑開出與掛鉤螺釘和限位塊配合的兩層U形槽，所以需要重新做一批推力瓦。西藏某電站最終采取方案一，重新安裝推力瓦。目前推力瓦沒有再次出現“移位”。但在后續新項目中，在無法預估抬機距離時，可以按方案二設計推力瓦，從而杜絕“脫瓦”現象的發生。

圖5新方案結構示意圖

3 結語

推力瓦采用螺釘限位結構時，為防止移位現象發生，需要考慮外側限位螺釘與推力瓦限位槽之間的配合距離要大于抬機距離，或者在裝拆條件允許的情況下，采用新限位結構，將推力瓦內外圓在軸向方向上均有限位功能。文中所述對西藏某電站推力瓦移位現象進行了分析和處理，對今后類似問題的處理有一定的指導意義。

[1] 白延年.水輪發電機設計與計算[M].北京：機械工業出版社, 1982. [S].

[2] 周祥德. 水輪發電機組推力瓦的固定結構[J].中國水能及電氣化，2003(3):44-45.

[3] 何金余.水輪機抬機問題處理經驗談:中國, CN202055974U[P].2011.11.30.

ShiftAnalysisandTreatmentforThrustPadofaTibetHydropowerStation

SongChengyuandGuoHongliang

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

According to shift problem existed in thrust pad of a Tibet hydropower station, this paper introduces the limited location structure of thrust pad in detail, and analyzes the existing problem in site. And then, this paper proposes the solution, it has a guiding significance for future design and similar problem treatment.

Hydro-generator；thrust pad；limiting location

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.12

TM307+.2

B

1008-7281(2017)05-0037-003

宋成宇女1984年生；畢業于哈爾濱理工大學電機與電器專業，現從事水輪發電機設計工作.

2017-05-03